针对导体基板,本文建立了自洽的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了等离子体参数对无碰撞射频偏压等离子体鞘层物理特性和轰击到基板上离子能量分布的影响。模型包括描述离子运动的含时间相关项的连续性方程、动量方程和决定鞘层内电势时空分布的泊松方程以及可以自洽地决定基板电位和鞘层厚度关系的电流平衡方程,是一套非线性方程组。采用四阶龙格-库塔法求解电流平衡方程,采用三对角矩阵的“追赶法”来求解泊松方程,采用有限差分法求解离子的流体动力学方程。实现了较宽射频频率和等离子体参数范围的射频偏压等离子体鞘层时空演化特性的模拟。我们发现外加射频频率ω与离子等离子体频率ω_pi的比值β,即β=ω/ω_pi,是决定射频偏压等离子体鞘层物理特性以及离子能量分布的一个关键物理量,发现在低射频频率条件下（β<<1）,离子流呈明显的周期性振荡,并且射频频率越低,离子流振荡的幅值越大;在高射频频率条件下（β>>1）离子流几乎不随时间变化,此时离子流与时间无关的假定是合理的;模拟结果还表明基板电压和鞘层厚度随时间呈周期性变化;并且发现基板电压并不像许多研究者所假定的那样,呈正弦规律变化,而是随时间呈非正弦规律变化;鞘层内电势、电场、离子密度和电子密度皆随时间呈周期性变化,且在靠近基板处,它们的空间梯度较大;得到了具有双峰结构的离子能量分布,发现等离子体参数如射频频率ω与离子等离子体频率ω_pi的比值β和功率对离子能量分布有很大影响;离子能量分布的模拟结果和他人的实验结果符合得很好。 针对含多种离子成分的等离子体,本文建立了自洽的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了含多种离子成分的无碰撞射频偏压等离子体鞘层物理特性以及等离子体参数对轰击到基板上的离子能量分布的影响。发现在低频情况下,离子能量分布的高能峰和低能峰都有峰裂现象产生,而在高频条件下,能峰分裂变得不明显;随着射频功率的增加、离子密度的减小和电子温度的减小,都会使高能峰的位置向高能量方向移动,峰裂的现象也变得明显。 针对绝缘基板,本文建立了自洽的射频和脉冲偏压等离子体鞘层流体动力学模型,研究了脉冲偏压等离子体鞘层物理特性以及脉冲偏压频摘要率、占空比和幅值对绝缘基板表面充电效应和轰击到绝缘基板上离子能量分布的影响,并将基于绝缘基板的射频和脉冲偏压等离子体鞘层物理特性以及绝缘基板表面充电效应进行了比较。模型包括离子连续性方程、动量方程和泊松方程,特别是提出了可以自洽地决定绝缘基板表面电势、表面电荷密度和鞘层厚度关系的等效电路方程。模拟结果表明,在脉冲偏压处于“断”的状态时,鞘层内电子会到达绝缘基板,有助于减小绝缘基板表面的充电效应;结果还表明,在基板上所加脉冲频率对绝缘基板上的表面电势随时间的变化规律影响很大,只有在较高脉冲频率条件下,表面电势才趋近于理想方波;发现轰击到绝缘基板上的离子能量分布同射频偏压下的离子能量分布一样,具有双峰结构,所不同的是脉冲偏压下的离子能量分布不像射频偏压下的离子能量分布那样,能量分布是连续的,脉冲偏压下的离子能量分布近似为断续的,因而可以得到较为均匀的离子能量;发现脉冲偏压的频率、占空比和幅值是决定离子能量分布和绝缘基板表面充电效应的重要参数;发现脉冲偏压下表面充电效应要比射频偏压下的小。 针对高放电气压等离子体,本文采用将自洽的考虑鞘层内碰撞效应的射频偏压等离子体鞘层流体动力学模型和蒙特卡罗（Mente一Carlo）方法相结合的混合模型,研究了碰撞效应对射频偏压等离子体鞘层物理特性以及离子能量分布和角度分布的影响规律,其中在流体动力学模型中,将鞘层和预鞘区域作为整体来考虑,避免了碰撞鞘层边界条件选取的不确定性,解决了解的奇异性和物理量在预鞘和鞘层边界处不连续的问题。在蒙特卡罗方法中,采用由自洽的流体动力学鞘层模型所得到的自洽的射频鞘层瞬时电场,而不是像许多研究者那样采用简化的半经验电场或者采用实验数据作为输入参数。关键词:等离子体;射频及脉冲偏压鞘层;流体动力学模型:碰撞效应; 蒙特卡罗模拟