Nichtlokale und nichtlineare Elektronendynamik in kapazitiv gekoppelten Hochfrequenzplasmen

Kapazitiv gekoppelte Plasmen bieten eine Vielzahl von technischen Anwendungen, wie das Plasmaätzen und das Plasmazerstäuben. Eine essentielle Rolle spielt hierbei die Elektronendynamik. Im Druckbereich von weniger als 10 Pascal weisen Elektronen eine mittlere freie Weglänge auf, welche teilweise größer als die Systemlänge ist. In diesem sogenannten "nichtlokalen" Regime gewinnen Elektronen ihre Energie im Wesentlichen durch die Expansion der Plasmarandschichten. Dies führt dazu, dass sich die Elektronen gerichtet und nahezu stoßfrei durch den Plasmabulk bewegen. Zusätzlich kann das Eindringen der Elektronen dazu führen, dass nichtlineare Phänomene angeregt werden, was zu Plasmaoszillationen und Wellenausbreitungen führt. Diese Arbeit liefert anhand von Particle-In-Cell Simulationen einen fundamentalen Einblick in die Elektronendynamik und erläutert im Detail die Auswirkung von nichtlokalen und nichtlinearen Effekten in diesem Regime