等离子体多物理场仿真 | 十沣参会第一届电子束与离子束青年学术论坛

2023.04.13

电子束加工和离子束加工是近年来得到较大发展的新型特种加工方式，广泛应用于半导体、航天、微纳医学材料制备、废水处理、精密增材制造等领域。以半导体精密微细加工为例，电子束加工可用于打孔、焊接等热加工和电子束光刻化学加工，离子束加工则主要用于离子刻蚀、离子镀膜和离子注入加工等。电子束与离子束加工技术的发展，将助力提升国家战略产业自主能力，解决精微电子加工核心技术自主可控难题，提升产业界和科技界承担国家重大项目的能力。

2023年4月8日-9日，“粒子束技术创新与发展研讨会”暨第一届电子束与离子束青年学术论坛在广州举行。本次大会吸引中国科学院近代物理研究所、中国原子能科学研究院、中国科学院等离子体物理研究所、中国航空制造技术研究院、核工业西南物理研究院、清华大学、北京大学、西安交通大学、西北工业大学、中山大学、香港城市大学、北京交通大学、北京师范大学、山东大学、北京理工大学、兰州大学等数十家单位200多位专家和学者参加。十沣作为国产工业仿真软件的代表，受邀参加大会。

▲十沣副总经理周文韬在大会现场做主题演讲

在大会报告环节，十沣副总经理周文韬发表了题为《国产多物理场仿真软件和应用进展》的演讲，向参会专家、学者重点介绍了十沣在等离子体多物理场仿真方面的研究成果和技术进展。

与会各领域伙伴客户、科研单位和高校专家，均对十沣软件产品及行业应用案例表示了浓厚的兴趣，期待在未来与十沣合作，通过十沣仿真软件解决半导体加工过程中的各类问题。

▲与会专家与十沣副总经理周文韬现场交流

等离子体是一种特殊的气态物质，整体中性而局部电离。等离子态的物质通常含有电子、离子以及多种活性组分，根据不同温度、压强、气体种类下等离子体呈现的不同性质，可广泛应用于能源、半导体工艺、航天、医学等领域。

等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体按热平衡性质又可分为冷等离子体和热等离子体。低温冷等离子体具有热学非平衡的性质，电子温度很高而离子等重物质粒子处于一千度以下的低温，从而可以通过高能电子对气体的能量转化获得活性粒子，而无需将气体加热到高温。

冷等离子体主要应用于医学、工业等领域。
医学中，低温等离子体技术可使生物组织在低温下进行治疗，可以应用到灭菌和诱导癌细胞凋亡等研究中。工业中，使用低温等离子体，使对温度敏感的材料可以在常温下被处理而不会因过热而受损，也避免了因为温度过高而产生有害物质的过程。
热等离子体可应用于环保、等离子体喷涂等方面。
在环保领域，的温度高达几千度，由于电子碰撞等独特物理过程使等离子体富含高活性的组分，可以进行普通热化学中困难甚至无法进行的化学反应，因而可在废气废水处理中发挥着特别的作用。
高温等离子体则主要应用于聚变中。
完全电离的气体被约束在容器中，呈现出磁流体的性质，在磁场和热压的共同作用下实现为人类输出能量的任务。

对等离子体物理过程的数值模拟涉及到包括流体、电磁、热场等多物理场耦合，跨越多个数量级的时间尺度，以及包含复杂的化学反应机理，是一个在建模、准确性、稳定性、计算效率上都有很大挑战的领域。

十沣在流体、电磁、结构、等离子体等多物理场领域积累了雄厚的仿真技术实力，我们将整合多物理场仿真能力，充分发挥核心求解器的计算能力和多物理场耦合能力，以低温等离子体仿真作为起点，开发实用的等离子体仿真产品并形成相关产品体系，加速我国航天精密零部件、交通新材料、半导体加工等领域研发进程，提升自主工具链安全。