●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射頻二極放電繫統
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麥克斯韋方程組
2.3守恆方程
2.3.1玻爾茲曼方程
2.3.2宏觀量
2.3.3粒子數守恆方程
2.3.4動量守恆方程
2.3.5能量守恆方程
2.3.6小結
2.4平衡態性質
2.4.1玻爾茲曼關繫式
2.4.2德拜長度
2.4.3準電中性
2.5習題
第3章原子踫撞
3.1基本概念
3.1.1彈性和非彈性踫撞
3.1.2踫撞參數
3.1.3微分散射截面
3.2踫撞動力學
3.2.1質心坐標繫
3.2.2能量轉移
3.2.3小角度散射
3.3彈性散射
3.3.1庫侖踫撞
3.3.2極化散射
3.4非彈性踫撞
3.4.1原子能級
3.4.2電偶極輻射和亞穩態原子
3.4.3電子踫撞電離截面
3.4.4電子踫撞激發截面
3.4.5離子-原子電荷轉移
3.4.6離子-原子踫撞電離
3.5分布函數下的平均值和表面效應
3.5.1麥克斯韋分布下的平均值
3.5.2每產生一個電子-離子對所造成的能量損失
3.5.3表面效應
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能量守恆
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導向中心運動
4.3.1平行力
4.3.2磁矩的絕熱不變性
4.3.3沿磁力線運動產生的漂移（曲率漂移）
4.3.4由回旋運動產生的漂移（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波的色散關繫
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干涉儀
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基本關繫式
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穩態平行板解
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洩漏寬度w
5.6習題
第6章直流鞘層
6.1基本概念和方程
6.1.1無踫撞鞘層
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踫撞鞘層
6.2.5模擬結果
6.3高電壓鞘層
6.3.1板形鞘層（MatrixSheath）
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高電壓踫撞鞘層
6.6靜電探針診斷
6.6.1無踫撞鞘層中的平面探針
6.6.2具有非麥克斯韋分布電子時的情況
6.6.3無踫撞鞘層中的圓柱形探針
6.6.4雙探針和發射探針
6.6.5踫撞和直流磁場效應
6.6.6探針制作和探針電路
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在表面上的平衡
7.6習題
第8章分子踫撞
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-分子踫撞反應
8.3.1分解
8.3.2分解電離
8.3.3分解復合
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電子踫撞解離
8.3.9振動和轉動激發
8.3.10彈性散射
8.4重粒子之間的踫撞
8.4.1共振電荷轉移和非共振電荷轉移
8.4.2正負離子復合
8.4.3復合解離
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反應速率和細致平衡
8.5.1溫度的影響
8.5.2細致平衡原理
8.5.3氧的一組數據
8.6發射光譜法和光學借標測定
8.6.1發射光譜法
8.6.2光學借標測定
8.6.3氧原子的光學借標測定
8.7習題
第9章化學動力學與表面過程
9反應
9.1.1平衡常數之間的關繫
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合反應
9.2.4三體化合反應
9.2.5三體正負離子復合反應
9.2.6三體電子-離子復合反應
9.3表面過程
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表面動力學
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分解吸附和復合解吸附
9.4.5物理吸附
9.4.6與表面的反應
9.4.7在表面上的反應
9.4.8表面動力學和損失概率
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中性自由基的產生和損失
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守恆方程
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低氣壓下的拋物線分布近似
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無踫撞鞘層動力學
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標度關繫
11.2.8踫撞鞘層
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自洽的無踫撞加熱模型
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放電工作狀態與耦合
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容性耦合
12.2.3滯回現像和不穩定性
12.2.4功率轉移效率
12.2.5準確解
12.3盤香形線圈等離子體源
12.4螺旋共振器放電
12.5習題
第13章波加熱的氣體放電
13.1電子回旋共振等離子體
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螺旋波放電
13.2.1螺旋波模式
13.2.2天線耦合
13.2.3螺旋波吸收模式
13.2.4中性氣體貧化
13.3表面波放電
13.3.1平面型表面波
13.3.2圓柱形表面波
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其他的放電特征
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產物
14.5平面磁控放電
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表面動力學過程
15.2.2放電動力學和負載效應
15.2.3化學反應框架
15.3用鹵素原子刻蝕硅
15.3.1氟原子產生的純化學刻蝕
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其他刻蝕繫統
15.4.1用F和CFx刻蝕二氧化硅
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基片上的電荷積累
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非晶硅的沉積
16.2.2二氧化硅的沉積
16.2.3氮化硅的沉積
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無踫撞鞘層模型
16.4.2踫撞鞘層模型
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物理現像的定性描述
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物理現像及其診斷
17.5.1強耦合等離子體
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顆粒的清除或產生
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克魯克踫撞算符
18.1.3有踫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準線性擴散和隨機加熱
18.4.1準線性擴散繫數
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繫
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等效踫撞頻率
18.5.3能量分布
18.6放電的動理論模型
18.6.1非麥克斯韋分布時的整體模型
18.6.2感性耦合等離子體
18.6.3容性耦合等離子體
18.7習題
附錄A踫撞動力學
附錄B踫撞積分
附錄C變遷移率模型中的擴散方程的解
參考文獻
中英文術語對照表

本書描述了關於等離子體的基本概念和基本原理，深入闡述了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，分析了各種源的放電狀態。本書還詳細討論了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面的應用，介紹了不同應用中計算各種放電參數的方法，分析了這些參數與工藝效果之間的關繫。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。本書可供等離子體物理領域的研究生以及從事集成電路和光電技術領域的科技研發人員參考學習。