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Plasma density enhancement in radio-frequency hollow electrode discharge

Plasma Science and Technology 2024年第4期26卷 44-51页

作者：贺柳良何锋欧阳吉庭 College of Science Beijing University of Civil Engineering and ArchitectureBeijing 102616People’s Republic of China School of Physics Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081People’s Republic of China

The plasma density enhancement outside hollow electrodes in capacitively coupled radio-frequency(RF) discharges is investigated by a two-dimensional(2D) particle-in-cell/Monte-Carlo collision(PIC/MCC) model. Results show that plasma exists inside the cavity when the sheath inside the hollow electrode hole is fully collapsed, which is an essential condition for the plasma density enhancement outside hollow electrodes. In addition, the existence of the electron density peak at the orifice is generated via the hollow cathode effect(HCE), which plays an important role in the density enhancement. It is also found that the radial width of bulk plasma at the orifice affects the magnitude of the density enhancement, and narrow radial plasma bulk width at the orifice is not beneficial to obtain high-density plasma outside hollow *** electron density at the orifice, combined with larger radial plasma bulk width at the orifice,causes higher electron density outside hollow electrodes. The results also imply that the HCE strength inside the cavity cannot be determined by the magnitude of the electron density outside hollow electrodes.

关键词： RF capacitively coupled plasma sources plasma density enhancement hollow cathodeeffect hollow electrode

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