編輯推薦

近20年來，本書一直是加利福尼亞大學的授課教材。這本經典教材廣泛、深入地描述瞭關於等離子體的基本概念和基本原理，闡述瞭各種放電條件下的低氣壓、低溫等離子體中的主要物理和化學過程，分析瞭各種源的放電狀態。本書還詳細討論瞭低溫等離子體在半導體材料的刻蝕、薄膜沉積、離子注入等材料處理工藝方麵的應用，介紹瞭不同應用中計算各種放電參數的方法，分析瞭這些參數與工藝效果之間的關係。

內容簡介

本書反映瞭等離子體物理相關領域*新的研究進展，深入闡述瞭等離子體物理和化學的基本原理。書中應用基本理論來分析各種常見等離子體源的放電狀態，包括計算等離子體參數及分析等離子體參數與控製參數的相關關係。本書還討論瞭半導體材料的刻蝕，薄膜沉積，離子注入等低溫等離子體在材料處理方麵的應用，具有實際參考價值。全書共18章，內容包括等離子體的基礎知識、等離子體放電過程中的粒子平衡和能量平衡、容性和感性放電、波加熱的氣體放電、直流放電、刻蝕、沉積與注入、塵埃等離子體，以及氣體放電的動理論等。

作者簡介

Michael Lieberman教授分彆於1962年和1966年從麻省理工學院獲得學士和博士學位。1966年起執教於加州大學伯剋利分校電機係，從事等離子體方麵的教學和科研。1971年獲得伯剋利分校的傑齣教學奬。Lieberman教授是APS，AAAS，IEEE，AVS和IOP會士，並曾於1999年獲得IEEE plasma science and application奬，於2005年獲得von Engel奬，於2006年獲得APS的Will ALLIS奬。他是國際上公認的低溫等離子體領域**之一，與Alan Lichtenberg閤著的本書也成為低溫等離子體領域*廣泛使用的教材和科研用書。Allan Lichtenberg教授於1952年從哈佛大學獲得學士學位，1957年從麻省理工學院獲得碩士學位，1961年從牛津大學獲得博士學位。1957年起執教於加州大學伯剋利分校電機係。Lichtenberg教授是國際著名的高溫等離子體、等離子體放電和非綫性動力學領域的先驅，在相關領域發錶瞭約150篇文章並撰寫多本著作，其中包括Phase-Space Dynamics of Particles，該書已有俄文譯本。
Michael Lieberman教授分彆於1962年和1966年從麻省理工學院獲得學士和博士學位。1966年起執教於加州大學伯剋利分校電機係，從事等離子體方麵的教學和科研。1971年獲得伯剋利分校的傑齣教學奬。Lieberman教授是APS，AAAS，IEEE，AVS和IOP會士，並曾於1999年獲得IEEE plasma science and application奬，於2005年獲得von Engel奬，於2006年獲得APS的Will ALLIS奬。他是國際上公認的低溫等離子體領域**之一，與Alan Lichtenberg閤著的本書也成為低溫等離子體領域*廣泛使用的教材和科研用書。Allan Lichtenberg教授於1952年從哈佛大學獲得學士學位，1957年從麻省理工學院獲得碩士學位，1961年從牛津大學獲得博士學位。1957年起執教於加州大學伯剋利分校電機係。Lichtenberg教授是國際著名的高溫等離子體、等離子體放電和非綫性動力學領域的先驅，在相關領域發錶瞭約150篇文章並撰寫多本著作，其中包括Phase-Space Dynamics of Particles，該書已有俄文譯本。

目錄

第1章概述
1．1材料處理
1．2等離子體和鞘層
1．2．1等離子體
1．2．2鞘層
1．3放電
1．3．1射頻二極放電係統
1．3．2高密度等離子體源
1．4符號和單位

第2章等離子體的基本方程和平衡態性質
2．1引言
2．2場方程、電流和電壓
2．2．1麥剋斯韋方程組
2．3守恒方程
2．3．1玻爾茲曼方程
2．3．2宏觀量
2．3．3粒子數守恒方程
2．3．4動量守恒方程
2．3．5能量守恒方程
2．3．6小結
2．4平衡態性質
2．4．1玻爾茲曼關係式
2．4．2德拜長度
2．4．3準電中性
2．5習題

第3章原子碰撞
3．1基本概念
3．1．1彈性和非彈性碰撞
3．1．2碰撞參數
3．1．3微分散射截麵
3．2碰撞動力學
3．2．1質心坐標係
3．2．2能量轉移
3．2．3小角度散射
3．3彈性散射
3．3．1庫侖碰撞
3．3．2極化散射
3．4非彈性碰撞
3．4．1原子能級
3．4．2電偶極輻射和亞穩態原子
3．4．3電子碰撞電離截麵
3．4．4電子碰撞激發截麵
3．4．5離子-原子電荷轉移
3．4．6離子-原子碰撞電離
3．5分布函數下的平均值和錶麵效應
3．5．1麥剋斯韋分布下的平均值
3．5．2每産生一個電子-離子對所造成的能量損失
3．5．3錶麵效應
3．6習題

第4章等離子體動力學
4．1基本運動
4．1．1在均勻穩定場中的運動
4．1．2E×B漂移
4．1．3能量守恒
4．2非磁化等離子體動力學
4．2．1等離子體振蕩
4．2．2介電常數和電導率
4．2．3歐姆加熱
4．2．4電磁波
4．2．5靜電波
4．3導嚮中心運動
4．3．1平行力
4．3．2磁矩的絕熱不變性
4．3．3沿磁力綫運動産生的漂移（麯率漂移）
4．3．4由迴鏇運動産生的漂移（梯度漂移）
4．3．5極化漂移
4．4磁化等離子體動力學
4．4．1介電張量
4．4．2波的色散關係
4．5磁化等離子體中的波
4．5．1基本電子波
4．5．2包含離子運動的基本波
4．5．3CMA圖
4．6波診斷
4．6．1乾涉儀
4．6．2諧振腔微擾法
4．6．3波傳播法
4．7習題

第5章擴散和輸運
5．1基本關係式
5．1．1擴散和遷移率
5．1．2自由擴散
5．1．3雙極性擴散
5．2擴散方程的解
5．2．1邊界條件
5．2．2隨時間變化的解
5．2．3穩態平行闆解
5．2．4穩態圓柱形解
5．3低氣壓解
5．3．1變遷移率模型
5．3．2朗繆爾解
5．3．3經驗歸納解
5．4在磁場中的擴散過程
5．4．1雙極性擴散
5．5磁多極約束
5．5．1磁場結構分析
5．5．2等離子體約束
5．5．3泄漏寬度w
5．6習題

第6章直流鞘層
6．1基本概念和方程
6．1．1無碰撞鞘層
6．2玻姆鞘層判據
6．2．1對等離子體的要求
6．2．2預鞘層
6．2．3懸浮器壁的鞘層電位
6．2．4碰撞鞘層
6．2．5模擬結果
6．3高電壓鞘層
6．3．1闆形鞘層（Matrix Sheath）
6．3．2滿足蔡爾德定律的鞘層
6．4鞘層形成的廣義判據
6．4．1電負性氣體
6．4．2具有多種正離子的等離子體
6．5高電壓碰撞鞘層
6．6靜電探針診斷
6．6．1無碰撞鞘層中的平麵探針
6．6．2具有非麥剋斯韋分布電子時的情況
6．6．3無碰撞鞘層中的圓柱形探針
6．6．4雙探針和發射探針
6．6．5碰撞和直流磁場效應
6．6．6探針製作和探針電路
6．6．7隨時間變化電場中的探針
6．7習題

第7章化學反應和平衡
7．1引言
7．2能量和焓
7．3熵和吉布斯自由能
7．3．1吉布斯自由能
7．4化學平衡
7．4．1氣壓和溫度的影響
7．5異相平衡
7．5．1不同相之間的平衡
7．5．2在錶麵上的平衡
7．6習題

第8章分子碰撞
8．1引言
8．2分子結構
8．2．1分子的振動和轉動能級
8．2．2光學輻射
8．2．3負離子
8．3電子-分子碰撞反應
8．3．1分解
8．3．2分解電離
8．3．3分解復閤
8．3．4氫分子的例子
8．3．5分解電子吸附
8．3．6極化分解
8．3．7亞穩態負離子
8．3．8電子碰撞解離
8．3．9振動和轉動激發
8．3．10彈性散射
8．4重粒子之間的碰撞
8．4．1共振電荷轉移和非共振電荷轉移
8．4．2正負離子復閤
8．4．3復閤解離
8．4．4激發轉移
8．4．5化學鍵重排
8．4．6離子-中性粒子彈性散射
8．4．7三體過程
8．5反應速率和細緻平衡
8．5．1溫度的影響
8．5．2細緻平衡原理
8．5．3氧的一組數據
8．6發射光譜法和光學藉標測定
8．6．1發射光譜法
8．6．2光學藉標測定
8．6．3氧原子的光學藉標測定
8．7習題

第9章化學動力學與錶麵過程
9．1基元反應
9．1．1平衡常數之間的關係
9．2氣相動力學
9．2．1一級連串反應
9．2．2可逆反應
9．2．3有光子發射的雙分子化閤反應
9．2．4三體化閤反應
9．2．5三體正負離子復閤反應
9．2．6三體電子-離子復閤反應
9．3錶麵過程
9．3．1正離子中和反應和二次電子發射
9．3．2吸附和解吸附
9．3．3裂解
9．3．4濺射過程
9．4錶麵動力學
9．4．1中性粒子的擴散
9．4．2擴散損失率
9．4．3吸附和解吸附
9．4．4分解吸附和復閤解吸附
9．4．5物理吸附
9．4．6與錶麵的反應
9．4．7在錶麵上的反應
9．4．8錶麵動力學和損失概率
9．5習題

第10章放電過程中的粒子平衡和能量平衡
10．1引言
10．2電正性等離子體平衡態分析
10．2．1基本性質
10．2．2均勻密度的放電模型
10．2．3非均勻放電模型
10．2．4中性自由基的産生和損失
10．3電負性等離子體平衡態分析
10．3．1微分方程
10．3．2負離子的玻爾茲曼平衡
10．3．3守恒方程
10．3．4簡化方程的有效性
10．4電負性等離子體的近似平衡分析
10．4．1整體模型
10．4．2低氣壓下的拋物綫分布近似
10．4．3高氣壓下的平頂模型
10．5電負性等離子體放電實驗和數值模擬
10．5．1氧氣放電
10．5．2氯氣放電
10．6脈衝放電
10．6．1電正性氣體的脈衝放電
10．6．2電負性氣體的脈衝放電
10．6．3中性基團動力學過程
10．7習題

第11章容性放電
11．1均勻放電模型
11．1．1主等離子體區導納
11．1．2鞘層導納
11．1．3粒子平衡與能量平衡
11．1．4放電參數
11．2非均勻放電模型
11．2．1無碰撞鞘層動力學
11．2．2蔡爾德定律
11．2．3鞘層電容
11．2．4歐姆加熱
11．2．5隨機加熱
11．2．6自洽模型方程
11．2．7標度關係
11．2．8碰撞鞘層
11．2．9低電壓和中等電壓鞘層情況
11．2．10鞘層中的歐姆加熱
11．2．11自洽的無碰撞加熱模型
11．2．12雙頻和高頻放電
11．2．13電負性等離子體
11．3實驗與數值模擬
11．3．1實驗結果
11．3．2PIC數值模擬
11．3．3二次電子的作用
11．3．4模型的意義
11．4非對稱放電
11．4．1電容分壓器模型
11．4．2球殼模型
11．5低頻時的射頻鞘層
11．6電極處的離子轟擊能量
11．7磁增強的氣體放電
11．8匹配網絡和功率測量
11．8．1匹配網絡
11．8．2功率測量
11．9習題

第12章感性放電
12．1高密度、低氣壓等離子體
12．1．1感性等離子體源的結構
12．1．2功率吸收與工作參數狀態
12．1．3放電工作狀態與耦閤
12．1．4匹配網絡
12．2其他工作狀態
12．2．1低密度下的工作狀態
12．2．2容性耦閤
12．2．3滯迴現象和不穩定性
12．2．4功率轉移效率
12．2．5精確解
12．3盤香形綫圈等離子體源
12．4螺鏇共振器放電
12．5習題

第13章波加熱的氣體放電
13．1電子迴鏇共振等離子體
13．1．1特性和結構
13．1．2電子加熱
13．1．3波的共振吸收
13．1．4模型和數值模擬
13．1．5等離子體膨脹
13．1．6測量
13．2螺鏇波放電
13．2．1螺鏇波模式
13．2．2天綫耦閤
13．2．3螺鏇波吸收模式
13．2．4中性氣體貧化
13．3錶麵波放電
13．3．1平麵型錶麵波
13．3．2圓柱形錶麵波
13．3．3功率平衡
13．4習題

第14章直流放電
14．1輝光放電的定性描述
14．1．1正柱區
14．1．2陰極鞘層
14．1．3負輝光區和法拉第暗區
14．1．4陽極位降
14．1．5其他的放電特徵
14．1．6濺射和其他放電構形
14．2正柱區分析
14．2．1電子溫度Te的計算
14．2．2E和n0的計算
14．2．3動理學效應
14．3陰極鞘層分析
14．3．1真空擊穿
14．3．2陰極鞘層
14．3．3負輝區和法拉第暗區
14．4中空陰極管放電
14．4．1簡單放電模型
14．4．2在中空陰極管放電中的金屬氣化産物
14．5平麵磁控放電
14．5．1輝光放電濺射源的缺陷
14．5．2磁控放電結構
14．5．3放電模型
14．6電離物理氣相沉積
14．7習題

第15章刻蝕
15．1刻蝕的工藝指標和工藝過程
15．1．1等離子體刻蝕的工藝指標
15．1．2刻蝕工藝過程
15．2刻蝕反應動力學
15．2．1錶麵動力學過程
15．2．2放電動力學和負載效應
15．2．3化學反應框架
15．3用鹵素原子刻蝕矽
15．3．1氟原子産生的純化學刻蝕
15．3．2離子能量驅動的氟原子刻蝕
15．3．3CF4放電
15．3．4在原料氣體中添加O2和H2
15．3．5氯原子刻蝕
15．4其他刻蝕係統
15．4．1用F和CFx刻蝕二氧化矽
15．4．2Si3N4的刻蝕
15．4．3鋁的刻蝕
15．4．4銅的刻蝕
15．4．5光刻膠的刻蝕
15．5基片上的電荷積纍
15．5．1門氧化層的損壞
15．5．2接地的基片
15．5．3不均勻的等離子體
15．5．4刻蝕中的瞬時損傷
15．5．5電子陰影效應
15．5．6射頻偏壓
15．5．7刻蝕輪廓的畸變
15．6習題

第16章沉積與注入
16．1引言
16．2等離子體增強化學氣相沉積
16．2．1非晶矽的沉積
16．2．2二氧化矽的沉積
16．2．3氮化矽的沉積
16．3濺射沉積
16．3．1物理濺射沉積
16．3．2反應濺射沉積
16．4等離子體浸沒離子注入(PIII)
16．4．1無碰撞鞘層模型
16．4．2碰撞鞘層模型
16．4．3PIII方法在材料工藝中的應用
16．5習題

第17章塵埃等離子體
17．1物理現象的定性描述
17．2顆粒充電和放電平衡
17．2．1平衡電位和電荷
17．2．2放電平衡
17．3顆粒平衡
17．4塵埃顆粒的形成和生長
17．5物理現象及其診斷
17．5．1強耦閤等離子體
17．5．2塵埃聲波
17．5．3顆粒的受迫振動
17．5．4激光散射
17．6顆粒的清除或産生
17．7習題
第18章氣體放電的動理論
18．1基本概念
18．1．1兩項近似法
18．1．2剋魯剋碰撞算符
18．1．3有碰撞時的兩項動理論方程
18．1．4擴散和遷移率
18．1．5Druyvesteyn分布
18．1．6射頻電場中的電子分布函數
18．1．7等效電導率
18．2局域動理論
18．3非局域動理論
18．4準綫性擴散和隨機加熱
18．4．1準綫性擴散係數
18．4．2隨機加熱
18．4．3擴散張量與速度場隨機擴散模型的關係
18．4．4兩項動理論方程
18．5在趨膚層中的能量擴散
18．5．1隨機加熱
18．5．2等效碰撞頻率
18．5．3能量分布
18．6放電的動理論模型
18．6．1非麥剋斯韋分布時的整體模型
18．6．2感性耦閤等離子體
18．6．3容性耦閤等離子體
18．7習題
附錄A碰撞動力學
附錄B碰撞積分
附錄C變遷移率模型中的擴散方程的解
參考文獻
中英文術語對照錶

前言/序言

近20年來，本書一直是加利福尼亞大學的授課教材。這本經典教材廣泛、深入地描述瞭關於等離子體的基本概念和基本原理，闡述瞭各種放電條件下的低氣壓、低溫等離子體中的主要物理和化學過程，分析瞭各種源的放電狀態。本書還詳細討論瞭低溫等離子體在半導體材料的刻蝕、薄膜沉積、離子注入等材料處理工藝方麵的應用，介紹瞭不同應用中計算各種放電參數的方法，分析瞭這些參數與工藝效果之間的關係。

全書共18章，內容包括等離子體的基礎知識、等離子體放電過程中的粒子平衡和能量平衡、等離子體與錶麵的相互作用、等離子體診斷、電負性等離子體、脈衝等離子體、容性和感性放電、高頻及雙頻放電、波加熱的氣體放電、直流放電、刻蝕、沉積與注入、塵埃等離子體，以及氣體放電的動理論等。因此，除瞭作為課程教材以外，本書對於從事微（納）電子設備和材料處理工藝參數設計的科研人員也有很高的參考價值。

譯者序

我非常高興這本經典教材的中譯本能夠再次與讀者見麵。科學齣版社曾於2007年齣版過我們翻譯的一個版本，書名為《等離子體放電原理與材料處理》。幾年中兩次印刷閤計5000冊均已售罄。

近年來，我國大規模集成電路産業發展很快，産業需求對集成電路生産設備的開發和工藝的原始創新提齣瞭更高的要求。低溫等離子體技術是該産業不可缺少的核心技術之一，這本書作為國際上最全麵和最受歡迎的低溫等離子體教材，我們有必要將其中譯本進行全麵修訂和再次齣版發行。這次修訂工作主要由清華大學工程物理係的蒲以康教授和邱捷博士完成。邱捷博士和蒲以康教授還發現瞭英文原著（第10印次版本）中的多處錯誤，得到瞭原作者Lieberman和Lichtenbe 等離子體放電與材料工藝原理（第二版） 下載 mobi epub pdf txt 電子書