Modélisation particulaire et multidimensionnelle des plasmas réactifs crées par décharge électrique hors équilibre. / BENYOUCEF Djilali 

Public ISBD Titre : Modélisation particulaire et multidimensionnelle des plasmas réactifs crées par décharge électrique hors équilibre. Type de document : document électronique Auteurs : BENYOUCEF Djilali, Auteur ; B. BELMADANI, Directeur de thèse Année de publication : 29/06/2011 Importance : 146 p. Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Génie électrique:Décharge Electrique et Haute Tension Mots-clés : Décharge électrique hors équilibre, Plasmas réactifs basse pression, Modèle particulaire, techniques de Monte Carlo, méthode du temps de vol libre, méthode du libre parcours, argon, oxygène. Non-equilibrium electrical discharge, low pressure reactive plasmas, particle model, Monte Carlo techniques, free flight time method, free path method, argon, oxygen. Résumé : La modélisation des décharges électrique hors équilibre dans le domaine des basses pressions peut être effectuée à l’aide de modèles classiques de type continue ou fluide couplant l’action du transport des particules chargées et celle du champ. Ceci permet une étude électro-hydrodynamique et énergétique du plasma réactif sans tenir compte de l’aspect discontinue ou particulaire. Pour éviter cette approximation fluide incorrecte à basse pression, l’utilisation de modèles de type particulaire est l’alternative qui permet rigoureusement l’étude énergétique et cinétique du plasma réactif à l’échelle du libre parcours des interactions entre les particules chargées et le gaz par résolution de l’équation de Boltzmann ; soit directement soit indirectement en utilisant des techniques de Monte Carlo. Le premier objectif de cette thèse est de développer un modèle de type particulaire en géométrie multidimensionnelle pour l’étude énergétique et cinétique d’un plasma réactif à basse pression utilisé dans les applications micro et nano électroniques. Le modèle est basé sur l’utilisation de techniques Monte Carlo optimisées (traitement des collisions par la méthode de vol libre et libre parcours) pour le transport des électrons et des ions dans le gaz tout en tenant compte de l’action du champ de charges d’espace. Afin d’exploiter pleinement l’aspect prédictif d’un tel modèle particulaire, la validation du modèle par comparaison avec des données expérimentales est aussi un objectif permanent de cette thèse. La thèse est commencée par une étude bibliographique très poussée sur les plasmas réactifs de décharge. Le modèle développé est appliqué à une configuration cylindrique avec des électrodes planes et parallèles et une configuration unidimensionnelle, la production de décharge dans l’argon, l’oxygène et le mélanges argon-oxygène pour différentes pressions partielles, à une fréquence fixe (13,56 MHz), pour une gamme de pressions entre 50 et 100 mTorr. Cependant, à cause des contraintes liées aux applications industrielles qui nécessitent la décharge à très basse pression avec des densités un peu élevée. Nous avons ajouté l’effet du champ magnétique qui a le rôle de faire séjourner les électrons plus longtemps dans le réacteur plasma afin d’augmenter la densité du plasma. The modelling of electrical discharges non-equilibrium in the area of low pressure can be performed using classical continuous models or fluid model, coupling the action of the charged particles transport and that of the field (self-consistent fluid model). This allows a study electro-hydrodynamic and energy of the reactive plasma without taking into consideration the discontinuous aspect or particulate. To avoid this fluid incorrect approximation at low pressure, the particle model is the alternative that allows rigorous energy study and kinetics of reactive plasma at the wide of free path of interactions between the charged particles and the gas, by solving the Boltzmann equation; either directly or indirectly by using Monte Carlo techniques. The first goal of this thesis is to develop a particles model in multidimensional geometry for kinetics and energy study for reactive plasma at low pressure used in micro and nano-electronics applications. The model is based on optimized Monte Carlo techniques (free path and free flight time) for the transport of electrons and ions in the gas taking into account the action of the space charge field. For fully exploit the predictive aspect of such a particle model, the model validation by comparison with experimental data is a permanent objective of this thesis. The thesis is begun by a very extensive literature study on the reactive plasma discharge. The model developed is applied to a cylindrical parallel-plate configuration and one dimensional configuration, producing discharges in argon, oxygen and argon-oxygen mixtures for different partial pressures, at fixed frequency (13.56 MHz) and for total pressure between 50 and 100 mTorr. However, because of constraints related to industrial applications that require very low pressure discharge with densities slightly higher, we added the effect of the magnetic field that has the role to make the electrons stay longer in the plasma reactor so as they increase the plasma density. Modélisation particulaire et multidimensionnelle des plasmas réactifs crées par décharge électrique hors équilibre. [document électronique] / BENYOUCEF Djilali, Auteur ; B. BELMADANI, Directeur de thèse . - 29/06/2011 . - 146 p. + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Génie électrique:Décharge Electrique et Haute Tension Mots-clés : Décharge électrique hors équilibre, Plasmas réactifs basse pression, Modèle particulaire, techniques de Monte Carlo, méthode du temps de vol libre, méthode du libre parcours, argon, oxygène. Non-equilibrium electrical discharge, low pressure reactive plasmas, particle model, Monte Carlo techniques, free flight time method, free path method, argon, oxygen. Résumé : La modélisation des décharges électrique hors équilibre dans le domaine des basses pressions peut être effectuée à l’aide de modèles classiques de type continue ou fluide couplant l’action du transport des particules chargées et celle du champ. Ceci permet une étude électro-hydrodynamique et énergétique du plasma réactif sans tenir compte de l’aspect discontinue ou particulaire. Pour éviter cette approximation fluide incorrecte à basse pression, l’utilisation de modèles de type particulaire est l’alternative qui permet rigoureusement l’étude énergétique et cinétique du plasma réactif à l’échelle du libre parcours des interactions entre les particules chargées et le gaz par résolution de l’équation de Boltzmann ; soit directement soit indirectement en utilisant des techniques de Monte Carlo. Le premier objectif de cette thèse est de développer un modèle de type particulaire en géométrie multidimensionnelle pour l’étude énergétique et cinétique d’un plasma réactif à basse pression utilisé dans les applications micro et nano électroniques. Le modèle est basé sur l’utilisation de techniques Monte Carlo optimisées (traitement des collisions par la méthode de vol libre et libre parcours) pour le transport des électrons et des ions dans le gaz tout en tenant compte de l’action du champ de charges d’espace. Afin d’exploiter pleinement l’aspect prédictif d’un tel modèle particulaire, la validation du modèle par comparaison avec des données expérimentales est aussi un objectif permanent de cette thèse. La thèse est commencée par une étude bibliographique très poussée sur les plasmas réactifs de décharge. Le modèle développé est appliqué à une configuration cylindrique avec des électrodes planes et parallèles et une configuration unidimensionnelle, la production de décharge dans l’argon, l’oxygène et le mélanges argon-oxygène pour différentes pressions partielles, à une fréquence fixe (13,56 MHz), pour une gamme de pressions entre 50 et 100 mTorr. Cependant, à cause des contraintes liées aux applications industrielles qui nécessitent la décharge à très basse pression avec des densités un peu élevée. Nous avons ajouté l’effet du champ magnétique qui a le rôle de faire séjourner les électrons plus longtemps dans le réacteur plasma afin d’augmenter la densité du plasma. The modelling of electrical discharges non-equilibrium in the area of low pressure can be performed using classical continuous models or fluid model, coupling the action of the charged particles transport and that of the field (self-consistent fluid model). This allows a study electro-hydrodynamic and energy of the reactive plasma without taking into consideration the discontinuous aspect or particulate. To avoid this fluid incorrect approximation at low pressure, the particle model is the alternative that allows rigorous energy study and kinetics of reactive plasma at the wide of free path of interactions between the charged particles and the gas, by solving the Boltzmann equation; either directly or indirectly by using Monte Carlo techniques. The first goal of this thesis is to develop a particles model in multidimensional geometry for kinetics and energy study for reactive plasma at low pressure used in micro and nano-electronics applications. The model is based on optimized Monte Carlo techniques (free path and free flight time) for the transport of electrons and ions in the gas taking into account the action of the space charge field. For fully exploit the predictive aspect of such a particle model, the model validation by comparison with experimental data is a permanent objective of this thesis. The thesis is begun by a very extensive literature study on the reactive plasma discharge. The model developed is applied to a cylindrical parallel-plate configuration and one dimensional configuration, producing discharges in argon, oxygen and argon-oxygen mixtures for different partial pressures, at fixed frequency (13.56 MHz) and for total pressure between 50 and 100 mTorr. However, because of constraints related to industrial applications that require very low pressure discharge with densities slightly higher, we added the effect of the magnetic field that has the role to make the electrons stay longer in the plasma reactor so as they increase the plasma density.

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
3502	02-10-319	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Mémoire de Magister	Exclu du prêt

Documents numériques

MODELISATION PARTICULAIRE ET MULTIDIMENSIONNELLE DES PLASMAS REACTIFS CREES PAR DECHARGE ELECTRIQUE HORS EQUILIBRE Adobe Acrobat PDF