等離子體與功能電介質 ——原理、技術與工程應用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 等離子體 1
1.1.1 等離子體的基本概念 1
1.1.2 等離子體的基本參數 2
1.1.3 等離子體的分類 4
1.1.4 等離子體的鞘層 4
1.2 功能電介質 5
1.2.1 電介質的概念及分類 5
1.2.2 功能電介質的概念及功能設計 7
1.2.3 功能電介質的分類及特點 8
第2章 功能電介質的等離子體改性 10
2.1 特高壓輸電技術的發展 10
2.1.1 特高壓輸電技術的發展概述 10
2.1.2 特高壓交流輸電技術 12
2.1.3 特高壓直流輸電技術 13
2.2 沿面閃絡產生機理 17
2.2.1 真空沿面閃絡機理 17
2.2.2 高氣壓下沿面閃絡機理 19
2.3 等離子體錶面處理 22
2.3.1 錶面氟化 22
2.3.2 薄膜沉積 23
第3章 功能電介質極化及老化 25
3.1 功能電介質的極化理論 25
3.1.1 功能電介質極化 25
3.1.2 功能電介質的極化方法 27
3.1.3 常見功能電介質的極化過程 29
3.1.4 極化的微觀機理 32
3.2 功能電介質老化 38
3.2.1 老化的含義與老化檢測 38
3.2.2 老化的類型 38
3.3 熱老化 39
3.3.1 熱老化機理 39
3.3.2 熱氧老化 41
3.3.3 絕緣材料的耐熱指數 42
3.4 大氣老化 42
3.4.1 光氧化老化 43
3.4.2 臭氧老化 45
3.4.3 化學老化 48
3.5 功能電介質的電老化 49
3.5.1 電暈放電老化 50
3.5.2 電弧放電老化 51
3.5.3 電痕化老化 54
3.5.4 樹枝化老化 56
3.6 特殊環境中的老化 57
3.6.1 紫外輻照老化 57
3.6.2 鹽霧老化 58
第4章 功能電介質及傳感技術 59
4.1 傳感材料分類 59
4.1.1 壓電材料 59
4.1.2 熱電材料 63
4.1.3 光電材料 66
4.1.4 磁電材料 68
4.1.5 鐵電材料 70
4.2 傳感器理論與參數 74
4.2.1 傳感器的定義和組成 74
4.2.2 傳感器的分類 74
4.2.3 傳感器的基本特性和主要性能指標 75
4.3 常用的傳感器 77
4.3.1 電容式傳感器 77
4.3.2 壓電式傳感器 80
4.3.3 光電式傳感器 85
4.3.4 光纖傳感器 86
4.3.5 磁電式傳感器 89
4.3.6 溫度傳感器 91
4.3.7 MEMS傳感器 92
4.4 應用於固體絕緣電介質參數測量的傳感技術 97
4.4.1 空間電荷測量 97
4.4.2 電滯回線測量 98
4.4.3 磁滯回線測量 100
4.5 應用於等離子體放電參數測量的傳感技術 101
4.5.1 基於直流輝光放電的等離子體的氣體壓力傳感器 101
4.5.2 真空開關電弧形態研究及其等離子體診斷 102
第5章 等離子體模擬技術 104
5.1 模擬技術發展概述 104
5.2 粒子模擬 105
5.2.1 電磁場求解 105
5.2.2 粒子運動求解 108
5.2.3 氣體電離處理 111
5.3 流體模擬 112
5.3.1 等離子體數密度連續性、動量和能量方程 113
5.3.2 控制方程 116
5.3.3 漂移擴散近似 117
5.4 磁流體動力學 118
5.4.1 動力學方程 119
5.4.2 理想磁流體動力學方程組 122
5.5 混合模型 123
5.5.1 流體-EEDF混合模型 123
5.5.2 DSMC-流體混合模型 124
5.5.3 PIC-MCC-流體混合模型 125
第6章 半導體中的等離子體刻蝕 126
6.1 半導體產業簡介 126
6.2 半導體材料的基本特性 127
6.3 芯片加工工藝 133
6.3.1 晶體生長與晶圓氧化 133
6.3.2 光刻 137
6.3.3 摻雜 138
6.3.4 薄膜沉積 139
6.4 芯片封裝 142
6.4.1 簡介 142
6.4.2 封裝功能和設計 142
6.4.3 封裝工藝 143
6.5 離子源介紹 147
6.5.1 等離子體的參數 147
6.5.2 等離子體離子源的分類 149
6.5.3 離子的引出 149
6.6 等離子體刻蝕 151
6.6.1 芯片偏置 152
6.6.2 原料氣體的選擇 153
6.6.3 硅或多晶硅刻蝕 154
6.6.4 鋁刻蝕 154
6.6.5 二氯化硅刻蝕 154
6.6.6 等離子體的損害 155
第7章 等離子體放電催化 156
7.1 概述 156
7.1.1 等離子體催化的發展 156
7.1.2 等離子體的產生 157
7.2 等離子體催化機理 160
7.2.1 等離子體與催化劑的相互作用 160
7.2.2 等離子體催化原理 161
7.3 氣相催化應用 162
7.3.1 等離子體催化分解氨獲得氫能 162
7.3.2 甲烷的等離子體催化轉化 163
7.3.3 等離子體催化分解二氧化碳 164
7.3.4 氮氧化物污染 166
7.4 液相催化應用 167
7.4.1 等離子體水中放電過程 167
7.4.2 水中等離子體化學反應 170
7.4.3 水中等離子體催化的生物效應 172
參考文獻 174