Dans les sources d'ions type EHIS « End-Hall Ion Source » un faisceau ionique est extrait d'un plasma magnétisé sans l'utilisation d'un système de grilles d'extraction. Les sources EHIS sont essentiellement utilisées dans des procédés de traitement de surface. Dans ce type de sources, le plasma est généré par l'application d'une tension entre les électrodes (cathode et anode) afin de créer une décharge DC. La présence, dans le plasma, d'un champ magnétique qui est généré par l'aimant de la source réduit la mobilité électronique dans la direction transversale aux lignes de champ magnétique. Par conséquent un champ électrique se forme dans le plasma entre les électrodes afin d'assurer le transport d'un courant d'électrons vers l'anode. Les ions sont créés dans la source par impact électron-atome, ils sont expulsés de la source et forment un faisceau ionique qui est utilisé dans, dans notre étude pour améliorer la qualité des couches minces dans des applications IAD (Ion-Assisted Deposition). différents procédés de traitement de surface. Malheureusement, le mécanisme de fonctionnement de ce type de sources est loin d'être totalement compris.
Dans le but de mieux comprendre le mécanisme de fonctionnement des sources EHIS, nous avons développé un modèle auto-cohérent axisymétrique. Dans ce modèle les espèces lourdes (Ar et Ar+) ont une description particulaire. Les électrons ont une description fluide gouvernée par les trois premiers moments de l'équation de Boltzmann. Les électrons sont supposés à l'équilibre de Boltzmann le long des lignes de champ magnétique et le plasma est supposé quasi-neutre. Du fait de cette dernière hypothèse, le champ électrique est obtenu à partir d'une relation de conservation de courant au lieu de l'équation de Poisson.
Ce modèle nous a permis de comprendre le mécanisme de fonctionnement des sources EHIS et d'identifier l'influence de chaque paramètre expérimental sur les caractéristiques du plasma et du faisceau ionique générés par cette source. La description particulaire de l'espèce ionique nous a permis d'étudier de près ces trajectoires et d'étudier les distributions du faisceau associé. Il est intéressant de relever le fait que notre modèle peut décrire les flux d'atomes rapides issus de l'échange de charge. Nos résultats montrent que l'intensité de ce flux peut être, dans certains cas, comparable à l'intensité du faisceau ionique. Nous avons également abordé une étude de l'influence du courant de neutralisation sur le comportement de la source. |
Dans les sources d'ions type EHIS « End-Hall Ion Source » un faisceau ionique est extrait d'un plasma magnétisé sans l'utilisation d'un système de grilles d'extraction. Les sources EHIS sont essentiellement utilisées dans des procédés de traitement de surface. Dans ce type de sources, le plasma est généré par l'application d'une tension entre les électrodes (cathode et anode) afin de créer une décharge DC. La présence, dans le plasma, d'un champ magnétique qui est généré par l'aimant de la source réduit la mobilité électronique dans la direction transversale aux lignes de champ magnétique. Par conséquent un champ électrique se forme dans le plasma entre les électrodes afin d'assurer le transport d'un courant d'électrons vers l'anode. Les ions sont créés dans la source par impact électron-atome, ils sont expulsés de la source et forment un faisceau ionique qui est utilisé dans, dans notre étude pour améliorer la qualité des couches minces dans des applications IAD (Ion-Assisted Deposition). différents procédés de traitement de surface. Malheureusement, le mécanisme de fonctionnement de ce type de sources est loin d'être totalement compris.
Dans le but de mieux comprendre le mécanisme de fonctionnement des sources EHIS, nous avons développé un modèle auto-cohérent axisymétrique. Dans ce modèle les espèces lourdes (Ar et Ar+) ont une description particulaire. Les électrons ont une description fluide gouvernée par les trois premiers moments de l'équation de Boltzmann. Les électrons sont supposés à l'équilibre de Boltzmann le long des lignes de champ magnétique et le plasma est supposé quasi-neutre. Du fait de cette dernière hypothèse, le champ électrique est obtenu à partir d'une relation de conservation de courant au lieu de l'équation de Poisson.
Ce modèle nous a permis de comprendre le mécanisme de fonctionnement des sources EHIS et d'identifier l'influence de chaque paramètre expérimental sur les caractéristiques du plasma et du faisceau ionique générés par cette source. La description particulaire de l'espèce ionique nous a permis d'étudier de près ces trajectoires et d'étudier les distributions du faisceau associé. Il est intéressant de relever le fait que notre modèle peut décrire les flux d'atomes rapides issus de l'échange de charge. Nos résultats montrent que l'intensité de ce flux peut être, dans certains cas, comparable à l'intensité du faisceau ionique. Nous avons également abordé une étude de l'influence du courant de neutralisation sur le comportement de la source. |