Вольт-амперная характеристика контакта плазмы с электродом с тонкой диэлектрической пленкой на поверхности
К. М. Гуторов, И. В. Визгалов, И. А. Сорокин, Ф. С. Подоляко
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 115409 Москва, Россия
Abstract
Построена модель протекания тока в контакте плазмы с электродом
с тонкой диэлектрической пленкой на поверхности, позволяющая описывать
наблюдаемые особенности вольт-амперной характеристики (ВАХ) такого контакта:
участок с малым током вблизи плавающего потенциала, соответствующий
перезарядке пленки, и участок повышенного тока, где работает механизм
полевой эмиссии электронов сквозь пленку в плазму, что приводит к
N-образной форме ВАХ. Такие ВАХ наблюдаются у электродов из W, Al, Ta с
пленками собственного оксида и из нержавеющей стали с пленкой оксида
кремния в пучково-плазменном разряде на водороде. Модель основана на
расчете равновесного потенциала обращенной к плазме поверхности пленки
для области отрицательного смещения электрода относительно потенциала
плазмы. В балансе учитываются токи ионов и электронов из плазмы, токи
вторичной эмиссии и ток полевой эмиссии электронов из электрода в плазму
сквозь диэлектрик. Рассчитанное в рамках модели напряжение перезарядки
пленки точно соответствует экспериментальным данным. Это дает возможность
определять толщину слоя диэлектрика на поверхности электрода по его ВАХ.