대형 복잡 기하학적 공간에서의 플라즈마 방전 및 운반에 대한 시뮬레이션

초록: 진공 시스템에서 플라즈마 방전 및 운반 특성은 필름 증착 조절에 중요합니다. 그러나 산업 규모의 진공 시스템은 일반적으로 크고 복잡한 기하학적 구조를 가지며, 이로 인해 경계 왜곡과 전통적인 시뮬레이션 기술에서의 수렴 어려움이 발생합니다. 본 연구에서는 비균일 격자를 위한 FEM 솔버와 함께 PIC/MCC 모델이 수립되어 유체 모델을 사용하여 복잡한 경계를 가진 대형 시뮬레이션 도메인을 정밀하게 구성하고, PIC/MCC 방법에 의해 비균일 전자기장에서 하전 입자의 움직임을 추적합니다. 대형 원통형 진공 챔버에서의 방전 과정은 공간 전자기장과 플라즈마 간의 명백한 상호작용을 보여줍니다. 침전된 이온의 분포는 쉐스의 전위 기울기와 일치합니다. 게다가, 이온 침전 비율은 상수 전위와 비교했을 때 3배 이상 증가하고 평균 이온 에너지는 45.0 eV 이상 증가하여 배경 전기장이 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다. 공간 전위가 안정될 때, 플라즈마는 밀도 피크가 10^15 m-3에 도달하여 0.3 μs에서 수렴을 달성하며, 이는 개별 유체 모델 및 PIC/MCC 방법에 비해 뛰어난 작동 속도와 수렴을 보여줍니다. 계산 격자의 밀도를 데비 길이에 따라 더욱 수정함으로써 수렴 과정을 0.26 μs로 압축하고 총 실행 시간을 40% 단축하여 현저하게 개선된 계산 성능을 드러냅니다.