Yarıiletken gaz boşalma sisteminde akımın davranışı ve kararlılığı

Yarıiletken Gaz Boşalma Sisteminde (YGBS) soğuk boşalma plazma dağılımının kararlılığının sürdürülmesini sağlayan ve etkileyen süreçler ışığa duyarlı GaAs:Cr yarıiletken katotlu argon plazmada geniş boşalma aralıklarında (45-525?um) deneysel olarak incelendi. Nicel sonuçlar, ikincil elektron salınım süreciyle boşalmayı besleyen uzaysal dağılım dirençli yarıiletken katodun, boşalmanın bütün tesir kesiti boyunca basınç.elektrotlararası mesafenin geniş aralığında (<47,25 Torr.cm) boşalma plazmasının kararlılığının yönetilmesinde sorumlu olduğunu göstermektedir. Bu aralıklarda, filamental akım dağılımların yarıiletken katot tarafından anlık yanıtlarla durdurulduğu gözlendi. Boşalma akımının kararlı davranışı, boşalmanın artan katot-potansiyel düşmesi sırasında akım-voltaj ve zaman karakteristiklerinden elde edildi. İyon ve foton plazma türlerinin yarıiletken katotla etkileşimleriyle sonuçlanan yüzeyden salınan ikincil elektronların büyüklükleri soğuk yarıiletken katot akımının niteliksel etkileri için araştırıldı. Townsend katsayıları yaklaşımını içeren ölçüm ve hesaplamalar gaz boşalma uzayında iyonize çarpışmaların sayısını ve katot yüzeyinden salınan ikincil elektronların büyüklüklerini elde etmek için yapıldı. İlk defa gaz boşalması üzerine ikincil elektronlara dayanan çeşitli yarıiletken katotların (GaAs, InP ve Si) etkisi çeşitli gaz ortamlarında (argon, azot, hava, helyum ve neon) incelendi. Boşalma aralığında oluşan yüksek elektrik alanlar iyonlaştırıcı çarpışmaların ve ikincil elektronların sayılarının artışında önemli katkılar vermektedir. Yarıiletken yüzeyden elde edilen iyon ve foton-kaynaklı ikincil elektronların boşalmanın başlangıcında sırasıyla elektrik alan/gazın yoğunluk sayısının artan ve azalan değerlerinde yüksek değerlere ulaştığı gözlendi. Boşalma kararlılığının kaybolması, gaz hacminde uzay-yük etkisinin girişine dayanan artan katot-potansiyel düşmesinin dereceli olarak geliştiği durumda incelendi. Özellikle katot yakınlarında kurulan yüksek elektrik alanların etkisinde katot elektron akışı ve plazmada iyonize çarpışma süreçleri sırasında, bu bölgeden kaynaklanan N-tipi negatif diferansiyel direnç oluşumlarını içeren akım osilasyonları akımın düşük değerlerinde elde edildi. Bununla beraber, boşalma akımında dalgalanmalar ve geniş histerezis çevrimleri katot-potansiyel düşmesinin gelişimi sırasında atmosferik ve atmosfere-yakın boşalma rejimlerinde plazma hacminde çarpışma süreçlerinin ileri gelişimiyle oluşmaktadır. YGBS'den elde edilen sonuçların, boşalma kararlılığının geliştirilmesi ve değerlendirilmesinde mikroplazma sistemleri için önemli olacağını umuyoruz.