中国物理学会第二十七届全国静电学术年会

随着半导体电子器件日益向小型化、轻薄化发展，对于其表面的静电水平控制愈发严苛，采用环保型硅针离子发生器可有效降低器件损伤风险，但其离子生成的稳定性至关重要。本文构建了硅针-板电极放电实验平台，研究不同气体氛围下硅针放电模态的演变规律。研究结果表明，硅针在空气中放电依次经历特里切尔脉冲，锯齿状脉冲，巨幅脉冲和辉光放电四个典型阶段；氮气氛围中未出现辉光放电阶段，在针板击穿前呈现流注放电；而在氩气氛围中没有观测到巨幅脉冲。巨幅脉冲是空气与氮气中放电的特有现象，其电流幅值远超相邻的小脉冲四倍以上，其产生的核心机制在于硅针表面绝缘层的击穿。空气放电硅针表面形成氧化层，氮气放电后形成氮化层，在空间电荷畸变的强电场作用下，绝缘薄层击穿后会导致针尖的电场增大，进而极大促进气体分子电离与雪崩过程，瞬间产生大量电子和离子，形成巨幅电流脉冲。

硅针,放电模态,气体氛围,表面元素