微放电的击穿特性和放电模式转换

项目名称： 微放电的击穿特性和放电模式转换

项目编号： No.11475019

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 欧阳吉庭

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 94万元

中文摘要： 微放电等离子体在工业和实验室具有广泛用途，同时微放电也是微电子产品中存在的一个重要静电安全隐患。微放电的击穿特性和放电模式既是气体放电理论的基本问题，又是微放电应用工艺的核心问题之一。本项目将针对工业上常用的针-板（pin-to-plane）和线-线（wire-to-wire）结构，研究在微电极、微间隙条件下，直流电压激励的微放电的击穿机制和放电基本特性，特别是沿介质表面的直流微放电问题。通过实验测试和数值模拟的方法，研究微放电等离子体形成的条件和特点，揭示微结构放电的击穿规律，得到微放电的各种模式（即预放电、辉光放电、火花/电弧放电）之间的转换条件和规律，探索放电不稳定性的成因和关键影响因素，弄清微电极尺寸效应、介质表面效应对击穿和放电的影响。本项目的完成将对微放电等离子体的理解和应用、微电子工艺中的静电安全防护等具有重要参考价值。

中文关键词： 微放电；微等离子体；击穿；放电模式；不稳定性

英文摘要： Micro-discharge has been used widely in industrial applications and labs as micro-plasma. It is also one of the important sources of hazard in electronics. The breakdown characteristic and the transition of discharge modes are the fundamental problems of gas discharge as well as the key issue for applications. This project focuses on the pin-to-plane and wire-to-wire structures that are used extensively and investigate the breakdown condition and the discharge mode excited by DC power source under micro-dimensional electrodes and gaps, espeallcy above dielectric layer. The dependence of breakdown voltage upon the operating conditions including gas gap, electrode dimension, electrode geometry and property of dieletric layer will be tested by both experiment and numerical simulation. The mode transition between pre-discharge, glow and spark will be studied and the key factors including the electrode dimension and dielectric surface leading to instability will be drawed out. The performance of this project will be helpful for understanding the physis of micro-discharge plasma, designing the micro-discharge devices and improving the electrostatic-discharge protection of micro-electronics.

英文关键词： micro-discharge;microplasma;breakdown;discharge mode;instability