《微放電的擊穿特性和放電模式轉換》是依託北京理工大學，由歐陽吉庭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微放電的擊穿特性和放電模式轉換
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：歐陽吉庭
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微放電電漿在工業和實驗室具有廣泛用途，同時微放電也是微電子產品中存在的一個重要靜電安全隱患。微放電的擊穿特性和放電模式既是氣體放電理論的基本問題，又是微放電套用工藝的核心問題之一。本項目將針對工業上常用的針-板（pin-to-plane）和線-線（wire-to-wire）結構，研究在微電極、微間隙條件下，直流電壓激勵的微放電的擊穿機制和放電基本特性，特別是沿介質表面的直流微放電問題。通過實驗測試和數值模擬的方法，研究微放電電漿形成的條件和特點，揭示微結構放電的擊穿規律，得到微放電的各種模式（即預放電、輝光放電、火花/電弧放電）之間的轉換條件和規律，探索放電不穩定性的成因和關鍵影響因素，弄清微電極尺寸效應、介質表面效應對擊穿和放電的影響。本項目的完成將對微放電電漿的理解和套用、微電子工藝中的靜電安全防護等具有重要參考價值。
結題摘要
微放電電漿在工業和實驗室具有廣泛用途，微放電同時也是微電子產品中普遍存在的靜電安全隱患。本項目以常用的針-板和線-線結構為基礎，研究了在微電極、微間隙條件下，直流和脈衝電壓激勵的微結構的擊穿機制和放電基本特性。研究表明，（1）電暈放電只局限於陰極附近很小區域，擊穿和放電特性幾乎由陰極針尖附近的物理參數決定。（2）負電暈Trichel脈衝可以發生在任何氣體中，並不是傳統教科書中所描述的只有在電負性氣體中的特殊現象，本質上它是Townsend放電和輝光放電之間的模式轉換，由二者穩定放電條件無法連續過渡所致。（3）電暈放電可在電暈外區產生強烈的離子風。風速與過電壓成正比，同時與電極曲率、電極間隙有關；一般正離子風高於負離子風。（4）微間隙的擊穿電壓不在遵循經典Paschen定律。在10微米以下，電壓隨間隙減小出現平台、然後下降；其陰極二次電子發射從Townsend機制向場致發射機制過渡。大氣壓下微米以下間隙的擊穿電壓小於100V，低於目前電子行業的防靜電標準。（5）微腔結構的擊穿電壓隨微腔高度減小而增大；這與器壁對電子的附著有關，它使空間種子電子減小，電子倍增速度減小，放電擊穿變得困難。微腔擊穿後很容易直接過渡到火花或電弧放電，穩定放電過程很短。這些結果有助於重新認識電暈放電及Trichel脈衝的物理本質；對微間隙擊穿、毛細管放電、介質層對放電機制影響的理解，以及電暈風、離子源和靜電安全防護等套用具有重要參考價值。
