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等离子浸没离子注入陡脉冲前后沿效应及控制技术
  • ISSN号:0253-3219
  • 期刊名称:《核技术》
  • 时间:0
  • 分类:TG174.444[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金(50773015和10775036)资助
中文摘要:

等离子浸没离子注入过程中,由于电路和负载的容性效应,使高压脉冲电源的输出电压前后沿较长,而高压脉冲的前后沿对离子能量的均匀性、注入深度及剂量分布都有很大影响。本文用硬管调制技术研制最高输出电压40kV的脉冲电源,并通过一维PIC仿真方法,研究了脉冲后沿对注入离子能量的影响,并从理论上计算不同工艺参数下电源输出电能的利用率。对于前沿,当高压电子管一栅电压为200V时,获得1μs的高压脉冲前沿时间。对于后沿,用多个IGBT开关串联释放高压脉冲关断后负载上存储的剩余电荷,获得较小的回复时间,实现了对高压脉冲拖尾时间控制。通过PSPICE仿真优化了脉冲后沿控制电路的驱动延迟时间和IGBT吸收电路的参数。

英文摘要:

During plasma immersion ion implantation (PIII) processes, due to the capacitance effect of the coaxial cable and plasma load, the output voltage pulse of high-voltage modulator possesses a longer leading- and trailing-edge time. The leading- and trailing-edge of the high voltage (HV) pulse have a critical effect on the ion-energy uniformity, depth and dose distribution during PIII processes. In this work, a tetrode was used as a hard tube to switch the DC high voltage, and a HV pulse modulator with a maximum pulse voltage of 40 kV was built successfully. The effect of the trailing-edge time on the implantation uniformity was simulated by one-dimension PIC method. The potential on the control grids of the tetrode was optimized to obtain a HV pulse with a short rise time. In our system, 200 V potential on grid one is utilized and the leading-edge time of pulse can be as small as 1μs. The IGBTs in series was utilized to release the remnant charges reserved in the equivalent capacitance of the plasma load and coaxial cable. Thus the trailing-edge time of the HV pulse could be reduced. The effect of the driver signals with different delay time and the absorption parameters of each IGBTs were simulated by PSPICE software to optimize the design the electric circuit.

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期刊信息
  • 《核技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院上海应用物理研究所 中国核学会
  • 主编:朱德彰
  • 地址:上海800-204信箱
  • 邮编:201800
  • 邮箱:LHB@sinap.ac.cn
  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-3219
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1342/TL
  • 邮发代号:4-243
  • 获奖情况:
  • 2000年中科院优秀期刊奖,中国中文核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:7912