等离子体浸没式离子注入和等离子体磁性质的研究

论文摘要

整篇论文包括两个部分,第一部分主要是介绍等离子体浸没式离子注入的研究,第二部分主要是负折射的物理原理与等离子体性质的联系。第一部分,等离子体浸没式离子注入（PIII）起源于传统的离子注入技术。由于等离子体浸没式离子注入与传统的离子注入相比有着很大的优势,是离子全方位地注入到所加工的材料中去,这样等离子体浸没式离子注入有效地解决了传统离子注入的准直性,因此等离子体浸没式注入在工业领域获得更为广阔的应用。本章首先介绍了等离子体浸没式离子注入的现状和优缺点;其次介绍了用于本次实验的探针系统的基本原理;接着我们介绍了本次实验所采用的等离子体源,我们设计了一种新型的螺旋耦合天线,与传统的耦合天线相比,新型的耦合天线很好地改进了等离子体源的均匀性。最后我们介绍等离子体浸没式离子注入所需的负高压脉冲电源,及等离子体浸没式离子注入应用于制备P型ZnO薄膜的研究,实验发现这种方法有效地降低了电子的浓度,增加了材料的电阻;如果能够进一步优化加工过程,也一定能获得高质量的P型的ZnO薄膜。第二部分,最近这些年左手化媒质（left-handed medium,LHM）和负折射现象由于其独特的物理性质和新颖的应用得到大家广泛的研究。多普勒频移的反转性和切伦科夫辐射的反向性这些不同寻常的物理特征也在左手化媒质中出现。材料的电磁性能由介电常数和磁导率这两个重要的参数所决定,介质的介电常数和磁导率结合起来就决定了电磁波将如何在介质中传播。通常情况下材料的ε和u都是正的,但是对于左手化媒质它的ε和u都是为负数,在这种材料中折射率n＜0。而在等离子体中,如果电磁波的频率小于等离子体的频率,等离子体对电磁波将会呈现出负的介电常数,这样电磁波将会以消逝波的形式存在;又由于等离子体本身是一种抗磁性的介质,那么能否使得等离子体的磁导率也为负数呢?在本文中我们用解析的方法对此问题进行的推算和研究,最后我们发现等离子体对电磁波来说只能实现其介电常数为负,而不可能同时使得其磁导率也为负。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 物理量符号索引
• 第一章 等离子体浸没式离子注入的相关研究及其在材料中的应用
• 1.1 引言
• 1.2 朗缪尔静电双探针系统
• 1.3 射频感应耦合等离子体源
• 1.4 等离子体浸没式离子注入装置及其在材料中的应用
• 1.5 本章小结
• 第二章 等离子体磁性质的研究
• 2.1 引言
• 2.2 负折射的理论背景
• 2.2.1 基本定义与关系式
• 2.2.2 负的介电常数（ε<0）
• 2.2.3 负折射率
• 2.3 原子和分子的磁性质
• 2.4 等离子体的磁性质
• 2.5 本章小结
• 论文总结和展望
• 攻读硕士学位期间的科研成果
• 参考文献
• 致谢