Academic literature on the topic 'Plasma Circuits'

L'intégration des nouveaux éléments basés sur la physique des plasmas dans le domaine des circuits et des systèmes micro-ondes est l'objectif de ce travail. En profitant des caractéristiques électromagnétiques des plasmas et en jouant sur leur architecture, on développe des micro-commutateurs micro-ondes et d'autres circuits radio et hyperfréquences en technologies microrubans ou en guide d'onde… La simulation de la propagation des ondes électromagnétiques dans un plasma et les études de l'interaction entre un plasma et les ondes électromagnétiques nécessite la connaissance des paramètres fondamentaux du plasma comme la permittivité. C'est pour cela qu'on étudie aussi les mesures plasmas par différents techniques comme la transmission/réflexion des ondes électromagnétiques, la perturbation des cavités résonnantes, ... Un schéma électrique équivalent modélisant un micro-commutateur hyperfréquence en plasma, est obtenu grâce aux mesures des courants de décharge électrique, à la rétro-simulation et aux techniques de modélisation numérique. Un coupleur directif hybride compact est utilisé pour les mesures plasmas en assurant la protection du matériel et de l'équipement de mesure des signaux d'un plasma.

The Sun is a star, which due to its proximity has a tremendous influence on Earth. Since its very first days mankind tried to "understand the Sun", and especially in the 20th century science has uncovered many of the Sun's secrets by using high resolution observations and describing the Sun by means of models. As an active star the Sun's activity, as expressed in its magnetic cycle, is closely related to the sunspot numbers. Flares play a special role, because they release large energies on very short time scales. They are correlated with enhanced electromagnetic emissions all over the spectrum. Furthermore, flares are sources of energetic particles. Hard X-ray observations (e.g., by NASA's RHESSI spacecraft) reveal that a large fraction of the energy released during a flare is transferred into the kinetic energy of electrons. However the mechanism that accelerates a large number of electrons to high energies (beyond 20 keV) within fractions of a second is not understood yet. The thesis at hand presents a model for the generation of energetic electrons during flares that explains the electron acceleration based on real parameters obtained by real ground and space based observations. According to this model photospheric plasma flows build up electric potentials in the active regions in the photosphere. Usually these electric potentials are associated with electric currents closed within the photosphere. However as a result of magnetic reconnection, a magnetic connection between the regions of different magnetic polarity on the photosphere can establish through the corona. Due to the significantly higher electric conductivity in the corona, the photospheric electric power supply can be closed via the corona. Subsequently a high electric current is formed, which leads to the generation of hard X-ray radiation in the dense chromosphere. The previously described idea is modelled and investigated by means of electric circuits. For this the microscopic plasma parameters, the magnetic field geometry and hard X-ray observations are used to obtain parameters for modelling macroscopic electric components, such as electric resistors, which are connected with each other. This model demonstrates that such a coronal electric current is correlated with large scale electric fields, which can accelerate the electrons quickly up to relativistic energies. The results of these calculations are encouraging. The electron fluxes predicted by the model are in agreement with the electron fluxes deduced from the measured photon fluxes. Additionally the model developed in this thesis proposes a new way to understand the observed double footpoint hard X-ray sources.<br>Die Sonne ist ein Stern, der aufgrund seiner räumlichen Nähe einen großen Einfluss auf die Erde hat. Seit jeher hat die Menschheit versucht die "Sonne zu verstehen" und besonders im 20. Jahrhundert gelang es der Wissenschaft viele der offenen Fragen mittels Beobachtungen zu beantworten und mit Modellen zu beschreiben. Die Sonne ist ein aktiver Stern, dessen Aktivität sich in seinem magnetischen Zyklus ausdrückt, welcher in enger Verbindung zu den Sonnenfleckenzahlen steht. Flares spielen dabei eine besondere Rolle, da sie hohe Energien auf kurzen Zeitskalen freisetzen. Sie werden begleitet von erhöhter Strahlungsemission über das gesamte Spektrum hinweg und setzen darüber hinaus auch energetische Teilchen frei. Beobachtungen von harter Röntgenstrahlung (z.B. mit der RHESSI Raumsonde der NASA) zeigen, dass ein großer Teil der freigesetzten Energie in die kinetische Energie von Elektronen transferiert wird. Allerdings ist nach wie vor nicht verstanden, wie die Beschleunigung der vielen Elektronen auf hohe Energien (jenseits von 20 keV) in Bruchteilen einer Sekunde erfolgt. Die vorliegende Arbeit präsentiert ein Model für die Erzeugung von energetischen Elektronen während solarer Flares, das auf mit realen Beobachtungen gewonnenen Parametern basiert. Danach bauen photosphärische Plasmaströmungen elektrische Spannungen in den aktiven Regionen der Photosphäre auf. Für gewöhnlich sind diese Potentiale mit elektrischen Strömen verbunden, die innerhalb der Photosphäre geschlossen sind. Allerdings kann infolge von magnetischer Rekonnektion eine magnetische Verbindung in der Korona aufgebaut werden, die die Regionen von magnetisch unterschiedlicher Polarität miteinander verbindet. Wegen der deutlich höheren koronalen elektrischen Leitfähigkeit, kann darauf die photosphärische Spannungsquelle über die Korona geschlossen werden. Das auf diese Weise generierte elektrische Feld führt nachfolgend zur Erzeugung eines hohen elektrischen Stromes, der in der dichten Chromosphäre harte Röntgenstrahlung generiert. Die zuvor erläuterte Idee wird mit elektrischen Schaltkreisen modelliert und untersucht. Dafür werden die mikroskopischen Plasmaparameter, die Geometrie des Magnetfeldes und Beobachtungen der harten Röntgenstrahlung verwendet, um makroskopische elektronische Komponenten, wie z.B. elektrische Widerstände zu modellieren und miteinander zu verbinden. Es wird gezeigt, dass der auftretende koronale Strom mit hohen elektrischen Feldern verbunden ist, welche Elektronen schnell auf hohe relativistische Energien beschleunigen können. Die Ergebnisse dieser Berechnungen sind ermutigend. Die vorhergesagten Elektronenflüsse stehen im Einklang mit aus gemessenen Photonenflüssen gewonnenen Elektronenflüssen. Zudem liefert das Model einen neuen Ansatz für das Verständnis der harten Röntgendoppelquellen in den Fußpunkten.

Thesis (M. Eng.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2006.<br>Leaf 108 blank.<br>Includes bibliographical references (leaves 106-107).<br>A quantitative model capturing pattern dependent effects in plasma etching of integrated circuits (ICs) is presented. Plasma etching is a key process for pattern formation in IC manufacturing. Unfortunately, pattern dependent non-uniformities arise in plasma etching due to microloading and RIE lag. This thesis contributes a semi-empirical methodology for capturing and modeling microloading, RIE lag, and related pattern dependent effects. We apply this methodology to the study of interconnect trench etching, and show that an integrated model is able to predict both pattern density and feature size dependent non-uniformities in trench depth. Previous studies of variation in plasma etching have characterized microloading (due to pattern density), and RIE lag (aspect ratio dependent etching or ARDE) as distinct causes of etch non-uniformity for individual features. In contrast to these previous works, we present here a characterization and computational methodology for predicting IC etch variation on a chip scale that integrates both layout pattern density and feature scale or ARDE dependencies. The proposed integrated model performs well in predicting etch variation as compared to a pattern density only or feature scale only model.<br>by Kwaku O. Abrokwah.<br>M.Eng.

Aujourd’hui les propulseurs à effet Hall ont gagné une position dominante dans le marché des propulseurs électriques spatiales. Ce grand succès est du surtout à leur simplicité de réalisation (par rapport aux autres typologies des propulseurs) et à leur efficacité (par rapport aux propulseurs chimiques traditionnels). Les propulseurs à effet Hall sont aujourd’hui utilisés sur un très grand nombre des plateformes satellitaires (surtout pour les télécommunications). Les composants principales d’un propulseur à effet Hall sont : le circuit magnétique, le canal plasma, l’anode (placé au fond du canal plasma avec injecteur du gaz) et la cathode (placée à l’extérieur du canal plasma). Le fonctionnement d’un propulseur à effet Hall est basé sur la génération d’un champ électrique axial (généré entre l’anode et la cathode) et d’un champ magnétique radial (perpendiculaires entre eux). Le champ magnétique a le rôle de former une zone de très forte concentration électronique (il emprisonne les électrons générés par la cathode) pour permettre aux atomes neutres du gaz de se ioniser. Le champ électrique a le rôle d’accélérer les ions vers l’extérieur du canal. Cette accélération génère la poussée. Le champ magnétique joue un rôle crucial dans le fonctionnement d’un propulseur à effet Hall. La forme du champ magnétique impacte sur les performances propulsifs et sur l’érosion du propulseurs. La topologie magnétique classique des propulseurs à effet Hall n’a subi presque pas des changements depuis les années de développement de cette technologie parce qu’elle garanti des performances propulsifs assez satisfaisantes. Aujourd’hui, avec les nouvelles exigences propulsifs, il y a une très forte nécessité des moteurs avec une durée de vie plus longue. Des nouvelles topologie magnétique innovante sont proposés aujourd’hui comme par exemple le "Magnetique-Shielding" ou le "Wall-Less" . Ces topologies magnétique bouleverse complètement la topologie magnétique classique (en gardant des performances propulsif satisfaisantes) pour protéger le moteur de l’érosion du plasma. Dans cette thèse une autre approche a été adopté. Nous avons pensé d’utiliser une topologie magnétique classique et de déplacer les parties du circuit magnétique attaquées par l’érosion vers des zones moins dangereuses. Nous avons agit sur la forme du circuit magnétique et pas sur la forme de la topologie magnétique pour garder les même performances propulsifs de la topologie magnétique classique. L’objectif de la thèse était de créer des outils pour le design et l’optimisation des circuits magnétiques des propulseurs à effet Hall. Un algorithme nommé ATOP a été créé dans l’équipe de recherche GREM3 du laboratoire LAPLACE de Toulouse. Cette thèse a contribué à la création de la section d’optimisation paramétrique (ATOPPO) et d’une section d’optimisation topologique basée sur les algorithmes génétiques (ATOPTOga) de l’algorithme ATOP. Les algorithme conçues dans cette thèse permettent d’optimiser des propulseurs existants (en terme de forme, masse et courant) ou de concevoir des nouveaux propulseurs (nécessité de concevoir un nouveau propulseur capable de reproduire une topologie magnétique précise). Les algorithmes développées ont démontrés leur efficacité à travers leur application sur un propulseur réel, le PPS-1350-E® de SAFRAN. Ce propulseur a été optimisé en terme de masse et de courant bobines (minimisation de la masse et du courant bobines). Les algorithmes développés ont démontré donc leur efficacité comme instrument d’optimisation et de design. Ces deux algorithmes ont été utilisé pour le design d’un circuit magnétique innovant qui a comme objectif de réduire l’érosion du moteur. Les résultats de ce processus de design ont amené à la réalisation et à la construction d’un prototype qui possède la même topologie magnétique du propulseur PPS- 1350-E® commercialisé par SAFRAN mais avec une circuit magnétique de forme différente.

Dans ce travail de thèse, nous souhaitons exploiter les interactions non-linéaires entre le signal micro-onde de forte puissance à émettre et des micro-décharges plasmas intégrés dans les circuits ou antennes micro-ondes de l’émetteur (e.g., émetteur de télécommunications, RADAR, ...) pour obtenir sa reconfigurabilité. Une telle problématique adresse un ensemble de compétences à l’interface entre la physique des plasmas et les micro-ondes. Elle concerne aussi bien des problématiques amont que des considérations d’ingénierie. Le travail à réaliser au cours de ce projet doit permettre de progresser en deux tâches de recherche qui structureront les activités de la thèse. En premier lieu, la caractérisation des micro-décharges plasmas sera effectuée puis il sera possible d'identifier et de développer des dispositifs micro-ondes reconfigurables<br>In this project, the non-linear interactions between the high-power microwave signal and micro-discharges plasmas integrated in the microwave circuits or antennas of the transmitter (for example,Telecommunication transmitter, RADAR, ...) will be exploited to obtain its reconfigurability. Such a problem addresses a set of competences at the interface between plasma physics and microwaves. It concerns both upstream and engineering considerations. The work to be carried out during this project should make it possible to progress in two research tasks that will structure the activities of the thesis. First, the characterization of microdischarge plasmas will be perform then it will possible to identify and develop reconfigurable microwave devices

La technique de depots chimiques en phase activites par plasma a connu au cours de ces dernieres annees un developpement important. Notre travail a consiste a mettre au point un equipement industriel de depots assistes par plasma et a en optimiser les performances. Au cours de cette etude ont ete realises des depots de films dielectriques (oxydes, nitrures. . . ) utilises lors de l'elaboration des circuits integres. Une analyse systematique des differents parametres de depots (temperature, pression, melanges gazeux, puissance de plasma, positionnement des plaquettes, etc. . . ) intervenant lors des processus technologiques est presentee dans ce memoire

Modern three-dimensional integrated circuit design is rapidly evolving to more complex architecture. With continuous downscaling of devices, there is a pressing need for metrology tool development for rapid but efficient process and material characterization. In this dissertation work, application of a novel multiple internal reflection infrared spectroscopy metrology is discussed in various semiconductor fabrication process development. Firstly, chemical bonding structure of thin fluorocarbon polymer film deposited on patterned nanostructures was elucidated. Different functional groups were identified by specific derivatization reactions and model bonding configuration was proposed for the first time. In a continued effort, wet removal of these fluorocarbon polymer was investigated in presence of UV light. Mechanistic hypothesis for UV-assisted enhanced polymer cleaning efficiency was put forward supported by detailed theoretical consideration and experimental evidence. In another endeavor, plasma-induced damage to porous low-dielectric constant interlayer dielectric material was studied. Both qualitative and quantitative analyses of dielectric degradation in terms of increased silanol content and carbon depletion provided directions towards less aggressive plasma etch and strip process development. Infrared spectroscopy metrology was also utilized in surface functionalization evaluation of very thin organic films deposited by wet and dry chemistries. Palladium binding by surface amine groups was examined in plasma-polymerized amorphous hydrocarbon films and in self-assembled aminosilane thin films. Comparison of amine concentration under different deposition conditions guided effective process optimization. A time- and cost-effective method such as current FTIR metrology that provides in-depth chemical information about thin films, surfaces, interfaces and bulk layers can be increasingly valuable as critical dimensions continue to scale down and subtle process variances begin to have a significant impact on device performance.