Экспериментальное исследование кинетики атомов в N2/O2 плазме оптическими методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.15, кандидат наук Волынец Андрей Владимирович

• Волынец Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Волынец Андрей Владимирович

Введение

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

Цели работы

Задачи, необходимые для достижения поставленных целей

Объект и предмет исследования

Научная новизна

Теоретическая и практическая значимость

Методология диссертационного исследования

Положения, выносимые на защиту

Степень достоверности

Личный вклад

Апробация результатов

Публикации

Объём и структура работы

Краткое содержание работы

Список использованных сокращений

Глава 1. Верификация метода актинометрии для измерения плотности атомов O и N

1.1 Метод актинометрии

1.2 Экспериментальная установка

1.3 Диагностики

1.3.1 Зондовые измерения

1.3.2 Актинометрические измерения

1.3.3 Масс-спектрометрические измерения

1.4 Результаты и обсуждение

1.4.1 Актинометрия атомов кислорода

1.4.2 Актинометрия атомов азота

1.4.3 Обсуждение точности полученных данных по сечениям возбуждения

1.5 Основные выводы главы

Глава 2. Кинетика атомов азота в плазме ПС тлеющего разряда постоянного тока в чистом N2 промежуточных давлений

2.1 Эксперимент

2.1.1 Экспериментальная установка и обзор диагностик

2.1.2 Газовая температура и приведённое поле в плазме ПС

2.1.3 Определение степени диссоциации N2 методом актинометрии

2.1.4 Определение скорости потерь атомов азота. Анализ поверхностных процессов на стенке трубки

2.1.5 Определение плотности плазмы в ПС

2.1.6 Итоги эксперимента и сравнение с результатами самосогласованного моделирования разряда

2.2 Самосогласованное 1-D моделирование плазмы ПС разряда

2.3 Основные выводы главы

Глава 3. Кинетика атомов кислорода в плазме ВЧ разряда в чистом O2 промежуточных давлений

3.1 Экспериментальная установка

3.2 Диагностики

3.2.1 Измерения газовой температуры

3.2.2 Актинометрия

3.2.3 УФ спектроскопия поглощения

3.3 Результаты и обсуждение

3.3.1 Температура газа и стенок

3.3.2 Плотность атомов O

3.3.3 Потери атомов O на поверхности

3.3.4 Потери атомов O в объёме

3.4 Основные выводы главы

Заключение

Публикации автора по теме диссертации в рецензируемых журналах, индексируемых Scopus и Web of Science

Благодарности

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное исследование кинетики атомов в N2/O2 плазме оптическими методами»

Введение

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

Плазма азота и кислорода часто встречается в природе и имеет множество приложений. Эти газы являются основными компонентами атмосферы. Хорошо известным источником природной атмосферной плазмы является молния, в которой происходит множество интересных химических процессов. Так, например, в результате этих процессов образуется озон, а также окисляются молекулы N2 и образуются нитраты, которые впоследствии осаждаются с дождём и становятся удобрением для растений и других организмов. Также, воздушная плазма высоких температур возникает при вхождении космических аппаратов в атмосферу из-за высокого сжатия и трения. Создание материалов, устойчивых в таких условиях, требует тщательного исследования процессов в N2\O2 плазме. Диапазон применения как воздушной плазмы, так и плазмы, содержащей один из газов N2 или O2 в отдельности, очень широк. Диэлектрические барьерные разряды (dielectric barrier discharges, DBD) в воздушной плазме атмосферного давления активно применяются в технологии эффективного разложения вредных летучих органических соединений. Кроме того, DBD-разряды применяются для очистки воды от опасных бактериальных примесей: в работе [1] было показано, что после обработки воды плазмой разряда этого типа в ней образуются перекись водорода (H2O2) и различные соединения азота и кислорода. Было показано, что активированная плазмой вода (plasma activated water, PAW) демонстрирует антибактериальные свойства, сохраняющиеся на протяжении нескольких дней. Предлагаются также интересные приложения подобных разрядов в авиации для улучшения манёвренности летательных аппаратов: электроды размещаются на их крыльях, и с помощью ВЧ источников напряжения создаётся тонкий слой воздушной плазмы, который позволяет значительно ускорять потоки нейтрального газа вдоль крыла [2]. Кислородная плазма широко применяется в качестве источников атомов O для фундаментальных исследований в области атомной и молекулярной физики [3]. Предлагаются технологии обработки графена в кислородной плазме для изменения его оптических свойств [4]. Применяется обработка в кислородной плазме и для модификации свойств полимеров (например, для придания гидрофильных\гидрофобных свойств) [5]. Чрезвычайно важна плазма O2 в микроэлектронике [6]-[8]. Интерес к кислородной плазме промежуточного диапазона давлений (10-100 Торр) связан, в первую очередь, с попытками создать эффективный плазменный источник син-глетного кислорода O2(axAg) для кислород-йодных лазеров [9]. Плазменные источники атомов N имеют широкий спектр применений, связанных с производством нитридных полупроводниковых устройств, таких как GaN лазеров, AlGaN/GaN и AlGaN/InGaN/GaN гетероструктур для диодных источников оптического излучения. Кроме того, такие источники атомов N применяются

для создания специальных покрытий из нитрида титана TiN, позволяющих увеличить срок эксплуатации изделий в несколько раз [10].

Одной из основных прикладных задач физики низкотемпературной плазмы является её применение в современной микроэлектронике [11]. В этой области плазма играет важнейшую роль для технологий осаждения и травления тонких плёнок - технологиях, известных как ALD и ALE (atomic layer deposition\etching), необходимых для развития технологий с топологическим размером 20 нм и ниже [12]. Применение плазмы в данных технологиях даёт целый ряд преимуществ: в скорости протекания химических процессов, в уменьшении требуемых температур подложки и газа, а также возможности добиться высокой анизотропии и селективности [13]. Наряду с ионами, излучением, электронно-возбужденными молекулами, атомы (такие как O и N) являются ключевым реактивными частицами (радикалами) при взаимодействии плазмы с поверхностью в микротехнологии, определяя как протекание необходимых поверхностных реакций, так и вызывая нежелательные повреждения современных наноструктурных материалов микроэлектроники (таких как low-k диэлектрики) на различных технологических этапах [14]. Для точного управления реакциями на поверхности и минимизации повреждений, необходимо контролировать плотность атомов в плазме, для чего необходимо разработать подходы к измерению плотности атомов, которые могут быть воспроизведены в условиях индустриальных реакторов. Поэтому применение верифицированных оптических методов является важной задачей. Естественно, что наилучшие методы диагностики плазмы - это те, которые позволяют проводить исследования in situ, не искажая её свойства. Поэтому сегодня широко распространены методы оптической эмиссионной спектроскопии, наиболее известным из которых является метод актинометрии, который обычно используется для определения относительных концентраций частиц (например, атомов) в плазме. Однако, для определения абсолютных концентраций этим методом требуется знание соответствующих сечений возбуждения электронным ударом изучаемых частиц. Такие данные достоверно известны лишь для немногих атомов, встречающихся в микротехнологии. Так, например, сечения, необходимые для актинометрии атомов N и F, получены только теоретически (с помощью квантово-механического расчёта) и никак не верифицированы экспериментально. Поэтому, точность этих данных может быть низкой, а значит, и метода актинометрии.

Кроме того, возникает большой интерес к кинетике атомов O и N в плазме и их взаимодействию с поверхностью разрядной камеры, поскольку это наиболее химически активные компоненты O2 и N2 плазмы. Также, эта задача представляет и фундаментальный интерес. Однако, попытка полностью разобраться в плазмохимии даже однокомпонентного разряда (например, в чистом N2) представляет уже очень сложную задачу из-за большого количества реакций в объёме разряда с участием электронов, ионов, молекул в различных возбуждённых состояниях (электронных, колебательных). Задача ещё более усложняется для воздушной плазмы, в составе

5

которой содержатся N2 и O2 одновременно. Возрастает число важных реакций - с участием также соединений азота и кислорода и их ионов. Кроме того, многие виды разрядов, представляющих практических интерес, ограничены стенкой разрядной камеры. На поверхности стенки также происходит множество важных реакций, таких как релаксация возбуждённых частиц, физическая и химическая адсорбция атомов и молекул, рекомбинация атомов. Приходящие из плазмы ионы и фотоны высоких энергий могут разрывать химические связи на поверхности стенки. Все эти поверхностные процессы (включая адсорбцию частиц) модифицируют свойства поверхности, делая их зависящими от разрядных условий. Поэтому наиболее корректный подход для экспериментального изучения кинетики атомов в плазме заключается в определении характеристик плазмы непосредственно в самом разряде, то есть, в приложении диагностик in situ.

Большинство плазменных диагностик по своей сути являются либо электрическими или оптическими. Из первой категории наиболее широко известна методика зонда Ленгмюра [15], в которой тонкий провод вводится в плазму и измеряется ток в зависимости от напряжения приложенного к проводу. Уже несколько десятилетий этот метод используется для определения концентраций положительных ионов и электронов, функции распределения электронов по энергии (ФРЭЭ), температуры электронов Te, плавающего и плазменного потенциалов в плазме разряда постоянного тока, высокочастотных (ВЧ) индукционных и емкостных разрядов. Оптические диагностики применяются в первую очередь для измерения концентраций частиц в плазме [16]. Из этой категории диагностик спектроскопия поглощения является, пожалуй, наиболее прямой диагностикой, дающей надёжный количественный результат. В данном методе коллимированный пучок видимого, ультрафиолетового или инфракрасного излучения проходит через плазму, и измеряется доля излучения, поглощённая определёнными частицами. Зная соответствующий коэффициент поглощения, можно определить абсолютную концентрацию частиц. Лазерно-индуциро-ванная флуоресценция (laser-induced fluorescence, LIF) представляет собой одну из наиболее чувствительных диагностик и позволяет проводить пространственно-разрешённые измерения, также определять величину электрического поля [17]. Однако, для получения количественного результата требуется абсолютная калибровка. Кроме того, LIF и многие другие методы спектроскопии поглощения могут использоваться для определения абсолютной концентрации лишь довольно ограниченного набора атомов в плазме. В случае атомов, таких как, например, F, N и O, имеющих оптические переходы выше 7 эВ, уже необходимо использовать сложные схемы двухфотонного возбуждения (Two-photon Absorption Laser Induced Fluorescence, TALIF) или системы генерации вакуумного ультрафиолета, с использованием вакуумных систем для источника излучения, спектрометр и т.п. (в случае однофотонной диагностики LIF). Поэтому чаще всего для диагностики атомов и молекул в плазме применяется оптическая эмиссионная спектроскопия. За счёт возбуждения электронным ударом некоторая часть атомов и молекул в плазме переходит в верхние

6

электронные состояния, после чего эти частицы претерпевают излучательную релаксацию (во многих случаях в видимом и ближнем УФ диапазоне) и столкновительную безызлучательную релаксацию за счёт столкновения с нейтралами. Измеряя это излучение в эксперименте, можно определить концентрацию интересующих атомов или молекул в разряде, при наличии информации о ФРЭЭ в плазме, соответствующих сечениях возбуждения и константах скоростей столкно-вительного тушения. При таком подходе, как правило, определяют концентрацию интересующих частиц относительно концентрации химически стабильного газа (т.н., «актинометра»), добавленного в разряд в достаточно малых количествах известных заранее - так, чтобы практически не изменять свойства разряда, но в то же время иметь хорошо регистрируемый оптический сигнал. В этом и состоит суть метода актинометрии, применявшегося в большом количестве работ в различных модификациях. Примером актинометра может служить одноатомный инертный благородный газ (Ar, Kr, Xe), хотя чаще всего используется аргон. Актинометрия плазмы прекрасно подходит для изучения разрядов in situ и позволяет изучать распределение атомов и молекул в объёме разряда (пространственно-разрешённая актинометрия), а также динамику концентраций этих частиц во времени при изменении внешних параметров разряда - например, модуляции вложенной мощности (время-разрешённая актинометрия). Кроме того, эта диагностика не возмущает изучаемую среду. Именно актинометрия является ключевой оптической диагностикой в описанных здесь исследованиях кинетики атомов O и N (главы 2 и 3).

Однако, основная трудность в применении актинометрии заключается в том, что, как уже говорилось, требуется информация о ФРЭЭ в разряде, сечениях возбуждения изучаемой частицы и актинометра, а также скоростях их столкновительного девозбуждения (если давление достаточно высоко и этот процесс важен). Правда, как показано далее (в главах 1 и 3) при выполнении некоторых условий можно добиться того, что результаты актинометрии слабо зависят от ФРЭЭ, и в этом случае достаточно относительно простого моделирования плазмы (0-D, то есть для пространственно однородной плазмы), чтобы получить ФРЭЭ. В некоторых случаях, достаточно даже приблизительной оценки Te. Существует программный пакет с открытым исходным кодом, разрабатываемый мировым сообществом специалистов по физике плазмы и использующий актуальный набор фундаментальных физических данных, «BOLSIG+», который позволяет провести такое моделирование [18]. Кроме того, при достаточно низких давлениях можно использовать зондовую диагностику Ленгмюра для экспериментального определения ФРЭЭ, а процессами столкновительного тушения излучающих состояний изучаемых частиц и актинометра можно пренебречь. Тем не менее, при любых разрядных условиях остаётся актуальной проблема доступности сечений возбуждения электронным ударом. Такие данные существуют далеко не для всех атомов, важных для приложений. Во многих случаях, даже если необходимые сечения доступны, то они представляют собой результат сложного квантово-механического расчёта,

7

никак не проверенного экспериментально. Погрешность таких сечений может быть очень велика, а значит, и результатов актинометрии. Поэтому экспериментальная верификация «актинометри-ческих» сечений атомов представляет большой интерес, и такая задача крайне актуальна по сей день, так как позволяет использовать актинометрию для количественного анализа. На сегодняшний день существуют экспериментально верифицированные сечения для актинометрии атомов O по аргону и криптону. Однако, единственное актинометрическое сечение для атомов азота, используемое в мире - это теоретическое сечение возбуждения прямым электронным ударом, являющееся результатом квантово-механического расчёта, без какой бы то ни было экспериментальной верификации. Именно такая верификация и стала основной задачей исследования, изложенного в главе 1 данной диссертации. Это достигалось путём сравнения результатов двух независимых диагностик, приложенных локально в одной и той же области разряда низкого давления - актинометрии и масс-спектрометрии. При этом, в этой же области определялось ФРЭЭ при помощи зонда Ленгмюра. Сегодня, коммерческие масс-спектрометры, наподобие использованного здесь - хорошо отлаженные инструменты, позволяющие определять концентрации атомов и молекул в плазме. В рамках этой же работы также были верифицированы актинометрические сечения для фтора и получены актинометрические коэффициенты для них, подтверждённые независимой группой исследователей. В 2017 году полученные здесь результаты использовались в компании Samsung в работах по травлению диэлектриков SiN/SiO2 с помощью плазмы NF3/O2 по технологии «remote plasma» [19]. Поскольку набор актинометрических сечений для атомов O известен хорошо, то это позволило в рамках представленной здесь работы изучить также влияние ФРЭЭ на результаты актинометрии.

Большинство фундаментальных исследований, посвящённых кинетике атомов в плазме чистых газов, проводились в диапазоне низких давлений (< 10 Торр). С ростом давления становится значительно сложнее поддерживать стационарный стабильный неравновесный разряд. Кроме того, диагностика методом зонда Ленгмюра перестаёт работать при таких давлениях. Поэтому, в этом случае такие исследования в основном опираются на оптические диагностики и моделирование разряда. Количество исследований, проведённых в промежуточном диапазоне давлений (~10-100 Торр) чрезвычайно мало. Между тем, работа в промежуточном диапазоне давлений позволяет изучать кинетику атомов при относительно низких значениях приведённого поля E/N, а также наблюдать переход к режимам, когда объёмные процессы начинают играть важную роль. Изучение этих вопросов важно для активно развивающейся технологии Plasma-Enhanced ALD (PE-ALD), позволяющей выращивать однородные и конформные плёнки в необходимых для микроэлектроники трёхмерных структурах сложных форм и высоким отношением глубины к ширине (аспектным отношением). Как правило, в этой технологии используются либо низкие давления (менее 1 Торр), либо близкие к атмосферному [20]. Заполнение ниши

8

промежуточных давлений представляет интерес в связи с развитием уже существующих подходов и решения возникающих проблем, а также для возможных будущих приложений. В работе [21] отмечается, что использование PE-ALD при средних давлениях (~4-6 Торр) позволяет добиться большей концентрации радикалов, а значит и их потоков. Благодаря этому повышается скорость процесса роста плёнок, а также, удаётся обеспечить рост однородной плёнки даже в удалённых от поверхности зонах вытравленных 3 -D микроструктур - например, на дне канавок подложки (trenches) с высоким аспектным отношением. При этом, конечно, происходит конкуренция между увеличением плотности радикалов и их гибелью на стенках микроструктур. Поэтому, важно также исследовать вопросы о взаимодействии радикалов с поверхностью материала подложки - данные о скорости соответствующих потерь радикалов на поверхности представляют большую ценность.

Вторая часть данной диссертации (главы 2 и 3) как раз посвящена экспериментальному изучению кинетики атомов N и O в плазме чистых газов N2 и O2 в слабоизученной области промежуточных давлений с помощью оптических диагностик и теоретического моделирования плазменных процессов. В данном случае оптические диагностики включают в себя пространственно-и время-разрешённую актинометрию, определение газовой температуры по спектру свечения разряда, спектроскопию поглощения. Теоретическая часть включает в себя аналитическое моделирование поверхностных и объёмных потерь атомов, а также самосогласованное моделирование всего разряда (для атомов N). Отметим также, что изложенное здесь исследование кинетики атомов O является комплементарным работе [22], посвящённой той же задаче, однако для диапазона низких давлений (0.2-10 Торр) и более высоких значений E/N и относительно слабого разогрева газа. Причём, ряд используемых диагностик являются общими для обеих работ, а процессы поверхностных и объёмных потерь изучаются с помощью одной и той же комбинированной аналитической модели. Кроме того, в работе [22] применяется самосогласованная одномерная модель, включающая наиболее полную кинетическую схему процессов в O2 плазме (такую модель следует рассматривать, как независимый численный эксперимент). Всё это позволит создать непротиворечивую и полную картину процессов образования и потерь атомарного кислорода в плазме в широком диапазоне условий, а также косвенно верифицировать использованные подходы (диагностики и модели). Цели работы

Таким образом, коротко основные цели данной работы могут быть сформулированы следующем образом:

1. Верификация метода актинометрии для измерения плотности атомов O и N.

2. Исследование процессов, определяющих плотность атомов O и N в стационарной плазме соответствующих чистых газов O2 и N2 промежуточного диапазона давлений. Задачи, необходимые для достижения поставленных целей

1. Верификация метода актинометрии для измерения плотности атомов O и N

• Получение ФРЭЭ в плазме во всех рассматриваемых условиях при помощи зондо-вой диагностики (зонд Ленгмюра) в выделенной области разряда.

• Проведение измерений относительных концентраций атомов O и N методами масс-спектрометрии и актинометрии в той же области разряда. Валидация актинометри-ческого сечения возбуждения атомов N.

• Получение набора актинометрических коэффициентов в широком диапазоне разрядных условий и сравнение с литературными данными. Изучение влияния формы ФРЭЭ на коэффициенты (а значит, и на результаты актинометрии). Изучение поведения актинометрических коэффициентов в случаях различного соотношения между энергиями излучающих актинометрических состояний атома и актинометра и температуры электронов (их средней энергии в не-максвелловских случаях).

2. Исследование процессов, определяющих плотность атомов N в стационарной плазме N2 промежуточного диапазона давлений

• Определение ключевых характеристик разряда in situ: газовой температуры, приведённого поля, относительной концентрации атомов.

• Определение вероятности рекомбинации атомов N на стенке разрядной камеры в зависимости от разрядных условий (методом пространственно-разрешённой актинометрии).

• Создание аналитической модели процессов на поверхности кварцевой разрядной камеры и анализ с помощью этой модели полученных данных по вероятности рекомбинации атомов азота на поверхности стенки.

• Определение интегральной константы скорости диссоциации в зависимости от разрядных условий на основе всей совокупности полученных экспериментальных данных. Анализ этих данных с помощью независимого самосогласованного 1-D моделирования разряда.

3. Исследование процессов, определяющих плотность атомов O в стационарной плазме O2 промежуточного диапазона давлений

• Определение ключевых характеристик разряда in situ: газовой температуры, приведённого поля, концентрации озона, концентрации атомов в различных точках разряда.

• Определение полной скорости потерь атомов кислорода в плазме в зависимости от разрядных условий несколькими независимыми методами: с помощью пространственно- и время-разрешённой актинометрии, а также с помощью независимой комбинированной аналитической модели поверхностных и объёмных потерь. Анализ экспериментальных результатов для полной скорости потерь атомов О с помощью этой модели. Объект и предмет исследования

Объектом исследования главы 1 является метод актинометрии в приложении для измерения концентрации радикалов в плазме. В качестве предмета исследования является актинометрия атомов О и N что включает в себя, в первую очередь, верификацию сечения возбуждения состояния ^3р 4Р0), необходимое в актинометрии атомов азота. Во-вторых, изучается влияние неопределённости в знании ФРЭЭ на результаты актинометрии - то есть, исследуется вопрос о том, насколько меняется величина актинометрического коэффициента при изменении формы ФРЭЭ. Источником информации о ФРЭЭ в данной работе является зондовая диагностика Ленгмюра, позволившая наблюдать ФРЭЭ различных типов в плазме рассмотренных газов (О2, N2 и ББб).

В исследованиях, изложенных в главах 2 и 3, объектом исследования является кинетика атомов азота и кислорода в плазме чистых газов (N2 и О2, соответственно) в промежуточном диапазоне давлений (~10-100 Торр). То есть, изучаются процессы образования (диссоциации) и потерь (рекомбинации) атомов - определяются скорости этих процессов в зависимости от разрядных условий и изучаются их механизмы. В случае атомов азота (глава 2) предметом исследования являются процессы образования и гибели атомов N в плазме положительного столба (ПС) тлеющего разряда постоянного тока при давлениях 5-40 Торр. В случае атомов кислорода (глава 3) предметом исследования являются процессы образования и потерь атомов О в плазме ВЧ емкостного разряда при давлениях 10-100 Торр. В обоих случаях и О), разрядные установки были специально спроектированы таким образом, чтобы эффективно применять различные оптические диагностики - методы спектроскопии излучения и поглощения. Материал стенок разрядной камеры являлся диэлектрическим (кварцевое стекло). Цилиндрическая геометрия разрядов и их симметрия позволили упростить моделирование процессов, происходящих в объёме разряда и на поверхности разрядной камеры. Научная новизна

1. Разработан метод экспериментальной верификации теоретических атомных сечений возбуждения, используемых в актинометрии. Метод опирается на одновременное применение локально в одной и той же области плазмы трёх независимых диагностик: актинометрии, масс-

спектрометрии и зонда Ленгмюра. Применение разработанной методики на практике позволило впервые экспериментально верифицировать актинометрические сечения для атомов N и F - то есть, были впервые получены поправочные коэффициенты для амплитуды этих теоретических сечений. Проанализирована степень влияния неопределённости формы ФРЭЭ на точность актинометрии.

2. Важной особенностью исследования кинетики атомов N, изложенного здесь, является то, что, в отличие от других работ на эту тему, степень диссоциации, скорость гибели атомов азота и газовая температура определяются непосредственно в разряде (т.е. in situ) с помощью оптических диагностик. По этим данным можно достоверно получить интегральную по всем возможным каналам (т.н. «эффективную») константу скорости диссоциации молекул N2 в плазме промежуточного диапазона давлений в зависимости от разрядных условий (что и было сделано). Отметим, что этот диапазон давлений сам по себе изучен слабо - как правило исследования проводятся или для малых давлений (<1 Торр), или давлений порядка атмосферного и даже выше. Не менее важная особенность данной работы заключается в том, что параллельно исследование велось с помощью самосогласованной одномерной модели разряда, которая может рассматриваться как независимый численный эксперимент. Кинетическая схема модели включает в себя наиболее актуальный на сегодняшний день набор плазмохимических процессов и данных по скоростям протекания этих процессов, сечений взаимодействий и т.д. При этом обеспечивалась синхронизация обоих подходов: сравнивались результаты для величин ключевых характеристик разряда (поле в плазме, газовая температура, степень диссоциации и константа скорости диссоциации). Примеров подобных исследований данной проблемы в литературе не существует, к нашему сведению. Именно эта синхронизация эксперимента и модели разряда позволила решить вопрос о том как именно протекают ряд ключевых экзотермических процессов с участием колебательно-возбуждённых молекул основного электронного состояния N2(X, v), молекул и атомов в нижних электронных состояниях - было показано, что энергия преимущественно трансформируется в энергию колебаний N2(X, v), а не выделяется в виде тепла. Как можно видеть далее в соответствующем разделе, наблюдается очень хорошее согласие эксперимента и предсказаний модели. Но главным итогом этого экспериментально-теоретического подхода стало то, что из многочисленных известных каналов диссоциации молекул N2 в плазме впервые был выделен основной канал для рассматриваемых условий: диссоциация через возбуждение прямым электронным ударом предиссоционных состояний из колебательно-возбуждённых молекул азота N2(X, v).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волынец Андрей Владимирович, 2019 год

Список литературы

[1] M. J. Traylor et al., "Long-term antibacterial efficacy of air plasma-activated water," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 44, no. 47, p. 472001, 2011.

[2] J. R. Roth, "Aerodynamic flow acceleration using paraelectric and peristaltic electrohydrodynamic effects of a One Atmosphere Uniform Glow Discharge Plasma Aerodynamic flow acceleration using paraelectric and peristaltic electrohydrodynamic effects of a One Atmosphere," vol. 2117, no. 2003, 2013.

[3] J. A. R. Samson and P. N. Pareek, "Absolute photoionization cross sections of atomic oxygen," Phys. Rev. A, vol. 31, no. 3, pp. 1470-1476, Mar. 1985.

[4] T. Gokus et al., "Making Graphene Luminescent by Oxygen Plasma Treatment," ACS Nano, vol. 3, no. 12, pp. 3963-3968, Dec. 2009.

[5] K. S. Kim, K. H. Lee, K. Cho, and C. E. Park, "Surface modification of polysulfone ultrafiltration membrane by oxygen plasma treatment," J. Memb. Sci., vol. 199, no. 1, pp. 135145, 2002.

[6] Y. Feng, C. S. Smith, and S. L. Burkett, "Process for patterning features in poly(acrylic acid) for microelectronic applications," J. MicromechanicsMicroengineering, vol. 27, no. 5, p. 55007, 2017.

[7] G. N. Taylor and T. M. Wolf, "Oxygen plasma removal of thin polymer films," Polym. Eng. Sci., vol. 20, no. 16, pp. 1087-1092, Nov. 1980.

[8] H. Kim, G. Lee, S. Becker, J.-S. Kim, H. Kim, and B. Hwang, "Novel patterning of flexible and transparent Ag nanowire electrodes using oxygen plasma treatment," J. Mater. Chem. C, vol. 6, no. 35, pp. 9394-9398, 2018.

[9] M. C. Heaven, "Recent advances in the development of discharge-pumped oxygen-iodine lasers," Laser Photon. Rev., vol. 4, no. 5, pp. 671-683, Sep. 2010.

[10] F. Greer, D. Fraser, J. W. Coburn, and D. B. Graves, "Fundamental beam studies of radical enhanced atomic layer deposition of TiN," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 21, no. 1, pp. 96-105, Dec. 2002.

[11] K.-D. Weltmann et al., "The future for plasma science and technology," Plasma Process. Polym., vol. 16, no. 1, p. 1800118, Jan. 2019.

[12] K. J. Kanarik, S. Tan, and R. A. Gottscho, "Atomic Layer Etching: Rethinking the Art of Etch,"

124

J. Phys. Chem. Lett., vol. 9, no. 16, pp. 4814-4821, Aug. 2018.

[13] A. Fukazawa, "Method of plasma-enhanced atomic layer etching." Google Patents, 19-Jul-2016.

[14] M. R. Baklanov et al., "Impact of VUV photons on SiO2 and organosilicate low-k dielectrics: General behavior, practical applications, and atomic models," Appl. Phys. Rev., vol. 6, no. 1, p. 11301, Feb. 2019.

[15] P. Chabert and N. Braithwaite, Physics of radio-frequency plasmas, vol. 9780521763. 2011.

[16] M. A. Lieberman and A. J. Lichtenberg, Principles of plasma discharges and materials processing. John Wiley & Sons, 2005.

[17] U. Czarnetzki, G. A. Hebner, D. Luggenholscher, H. F. Dobele, and M. E. Riley, "Plasma sheath electric field strengths above a grooved electrode in a parallel-plate radio-frequency discharge," IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 27, no. 1, pp. 70-71, 1999.

[18] G. J. M. Hagelaar and L. C. Pitchford, "Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 14, no. 14, pp. 722-733, 2005.

[19] Y. Barsukov et al., "Role of NO in highly selective SiN/SiO2 and SiN/Si etching with NF3/O2 remote plasma: Experiment and simulation," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 35, no. 6, p. 61310, Oct. 2017.

[20] V. Cremers, R. L. Puurunen, and J. Dendooven, "Conformality in atomic layer deposition: Current status overview of analysis and modelling," Appl. Phys. Rev., vol. 6, no. 2, p. 21302, Apr. 2019.

[21] M. Kariniemi et al., "Conformality of remote plasma-enhanced atomic layer deposition processes: An experimental study," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 30, no. 1, p. 01A115, Nov. 2011.

[22] J. P. Booth et al., "Oxygen (3P) atom recombination on a Pyrex surface in an O2 plasma," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 28, no. 5, p. 55005, 2019.

[23] Y. Kawai, K. Sasaki, and K. Kadota, "Comparison of the fluorine atom density measured by actinometry and vacuum ultraviolet absorption spectroscopy," Japanese J. Appl. Physics, Part 2 Lett., vol. 36, no. 9 A/B, 1997.

[24] V. M. Donnelly, "Plasma electron temperatures and electron energy distributions measured by trace rare gases optical emission spectroscopy," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 37, no. 19, pp.

R217--R236, 2004.

[25] J. B. Boffard, C. C. Lin, and C. A. DeJoseph, "Application of excitation cross sections to optical plasma diagnostics," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 37, no. 12, 2004.

[26] M. V Malyshev and V. M. Donnelly, "Determination of electron temperatures in plasmas by multiple rare gas optical emission, and implications for advanced actinometry," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 15, no. 3, pp. 550-558, May 1997.

[27] D. Pagnon, J. Amorim, J. Nahorny, M. Touzeau, and M. Vialle, "On the use of actinometry to measure the dissociation in O2 DC glow discharges: determination of the wall recombination probability," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 28, no. 9, pp. 1856-1868, 1995.

[28] J. P. Booth, O. Joubert, J. Pelletier, and N. Sadeghi, "Oxygen atom actinometry reinvestigated: Comparison with absolute measurements by resonance absorption at 130 nm," J. Appl. Phys., vol. 69, no. 2, pp. 618-626, 1991.

[29] S. Kechkar, P. Swift, J. Conway, M. Turner, and S. Daniels, "Investigation of atomic oxygen density in a capacitively coupled O2/SF6discharge using two-photon absorption laser-induced fluorescence spectroscopy and a Langmuir probe," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 22, no. 4, p. 45013, 2013.

[30] J. Conway, S. Kechkar, N. O' Connor, C. Gaman, M. M. Turner, and S. Daniels, "Use of particle-in-cell simulations to improve the actinometry technique for determination of absolute atomic oxygen density," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 22, no. 4, p. 45004, 2013.

[31] R. E. Walkup, K. L. Saenger, and G. S. Selwyn, "Studies of atomic oxygen in O2+CF4 rf discharges by two-photon laser-induced fluorescence and optical emission spectroscopy," J. Chem. Phys., vol. 84, no. 5, pp. 2668-2674, Mar. 1986.

[32] H. M. Katsch, A. Tewes, E. Quandt, A. Goehlich, T. Kawetzki, and H. F. Döbele, "Detection of atomic oxygen: Improvement of actinometry and comparison with laser spectroscopy," J. Appl. Phys., vol. 88, no. 11, pp. 6232-6238, 2000.

[33] A. Ershov and J. Borysow, "Atomic oxygen densities in a downstream microwave O2/Ar plasma source," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 16, no. 4, pp. 798-802, 2007.

[34] A. Granier, D. Chereau, K. Henda, R. Safari, and P. Leprince, "Validity of actinometry to monitor oxygen atom concentration in microwave discharges created by surface wave in O2-N2 mixtures," J. Appl. Phys., vol. 75, no. 1, pp. 104-114, Jan. 1994.

[35] H. Nagai, M. Hiramatsu, M. Hori, and T. Goto, "Measurement of oxygen atom density employing vacuum ultraviolet absorption spectroscopy with microdischarge hollow cathode lamp," Rev. Sci. Instrum., vol. 74, no. 7, pp. 3453-3459, 2003.

[36] E. Tatarova, F. M. Dias, B. Gordiets, and C. M. Ferreira, "Molecular dissociation in N2-H2 microwave discharges," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 14, no. 1, pp. 19-31, 2004.

[37] J. C. Thomaz, J. Amorim, and C. F. Souza, "Validity of actinometry to measure N and H atom concentration in N2 - H2 direct current glow discharges," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 32, no. 24, p. 3208, 1999.

[38] J. Levaton, J. Amorim, and D. Franco, "Experimental and calculated N( 4 S) temporal density profile in the N 2 flowing post-discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 38, no. 13, pp. 22042210, 2005.

[39] J. Levaton, A. Ricard, J. Henriques, H. R. T. Silva, and J. Amorim, "Measurements of N(4S) absolute density in a 2.45 GHz surface wave discharge by optical emission spectroscopy," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 39, pp. 3285-3293, 2006.

[40] T. Czerwiec, F. Greer, and D. B. Graves, "Nitrogen dissociation in a low pressure cylindrical ICP discharge studied by actinometry and mass spectrometry," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 38, no. 24, pp. 4278-4289, 2005.

[41] C. Biloiu, E. E. Scime, I. A. Biloiu, and X. Sun, "Nitrogen dissociation degree in the diffusion region of a helicon plasma source obtained by atomic lines to molecular band intensities ratio," J. Appl. Phys., vol. 102, no. 5, pp. 1-11, 2007.

[42] T. H. Chung, Y. W. Lee, H. M. Joh, and M. A. Song, "Pressure dependence of dissociation fraction and optical emission characteristics in low-pressure inductively coupled N2-Ar plasmas," AIP Adv., vol. 1, no. 3, p. 32136, Aug. 2011.

[43] J. W. Coburn and M. Chen, "Optical emission spectroscopy of reactive plasmas: A method for correlating emission intensities to reactive particle density," J. Appl. Phys., vol. 51, no. 6, pp. 3134-3136, 1980.

[44] R. A. Gottscho and V. M. Donnelly, "Optical emission actinometry and spectral line shapes in rf glow discharges," J. Appl. Phys., vol. 56, no. 2, pp. 245-250, 1984.

[45] J. P. Booth and N. Sadeghi, "Oxygen and fluorine atom kinetics in electron cyclotron resonance plasmas by time-resolved actinometry," J. Appl. Phys., vol. 70, no. 2, pp. 611-620, Jul. 1991.

[46] J.-S. Jenq, J. Ding, J. W. Taylor, and N. Hershkowitz, "Absolute fluorine atom concentrations in RIE and ECR CF4plasmas measured by actinometry," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 3, no. 2, pp. 154-161, 1994.

[47] R. D'Agostino, V. Colaprico, and F. Cramarossa, "The Use of 'Actinometer' Gases in Optical Diagnostics of Plasma Etching Mixtures: SF6-O2," Plasma Chem Plasma Process, vol. 1, p. 365, 1981.

[48] T. Kimura and K. Hanaki, "Probe Measurements and Optical Emission Spectroscopy in Inductively Coupled Ar/CF 4 , Ar/NF 3 , and Ar/SF 6 Discharges," Jpn. J. Appl. Phys., vol. 47, no. 11, pp. 8546-8552, 2008.

[49] T. Kimura and M. Noto, "Experimental study and global model of inductively coupled CF4/O2 discharges," J. Appl. Phys., vol. 100, no. 6, p. 63303, Sep. 2006.

[50] M. S. Brown, J. D. Scofield, and B. N. Ganguly, "Emission, thermocouple, and electrical measurements in SF6/Ar/O2 SiC etching discharges," J. Appl. Phys., vol. 94, no. 2, pp. 822830, Jun. 2003.

[51] V. V. Ivanov, K. S. Klopovskii, D. V. Lopaev, A. T. Rakhimov, and T. V. Rakhimova, "Nonlocal nature of the electron energy spectrum in a glow-discharge in pure O2: II. Actinometry of O(3P) atoms in a plasma at low gas pressures," Plasma Phys. Reports, vol. 26, no. 11, pp. 980-990, 2000.

[52] D. V Lopaev and A. V Smirnov, "Diagnostics of heterogeneous processes with the participation of radicals by time-resolved actinometry," Plasma Phys. Reports, vol. 30, no. 10, pp. 882-893, 2004.

[53] M. Balat-Pichelina, J. M. Badie, R. Berjoan, and P. Boubert, "Recombination coefficient of atomic oxygen on ceramic materials under earth re-entry conditions by optical emission spectroscopy," Chem. Phys., vol. 291, no. 2, pp. 181-194, 2003.

[54] P. Macko, P. Veis, and G. Cernogora, "Study of oxygen atom recombination on a Pyrex surface at different wall temperatures by means of time-resolved actinometry in a double pulse discharge technique," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 13, no. 2, pp. 251-262, 2004.

[55] A. R. De Souza, C. M. Mahlmann, J. L. Muzart, and C. V Speller, "Influence of nitrogen on the oxygen dissociation in a DC discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 26, no. 12, pp. 2164-2167, 1993.

[56] G. Cartry, X. Duten, and A. Rousseau, "Atomic oxygen surface loss probability on silica in

128

microwave plasmas studied by a pulsed induced fluorescence technique," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 15, no. 3, pp. 479-488, 2006.

[57] G. Cartry, L. Magne, and G. Cernogora, "Atomic oxygen recombination on fused silica: modelling and comparison to low-temperature experiments (300 K)," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 33, no. 11, p. 1303, 2000.

[58] A. Bousquet, G. Cartry, and A. Granier, "Investigation of O-atom kinetics in O2, CO2, H2O and O2/HMDSO low pressure radiofrequency pulsed plasmas by time-resolved optical emission spectroscopy," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 16, no. 3, pp. 597-605, 2007.

[59] B. Gordiets, C. M. Ferreira, J. Nahorny, D. Pagnon, M. Touzeau, and M. Vialle, "Surface kinetics of N and O atoms in discharges," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 29, no. 4, pp. 1021-1031, 1996.

[60] J. Kristof, P. Macko, and P. Veis, "Surface loss probability of atomic oxygen," Vacuum, vol. 86, no. 6, pp. 614-619, 2012.

[61] O. V. Braginskiy et al., "Singlet oxygen generation in O2 flow excited by RF discharge: I. Homogeneous discharge mode: a-mode," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 38, no. 19, pp. 36093625, 2005.

[62] O. V. Braginskiy et al., "Singlet oxygen generation in O2flow excited by RF discharge: II. Inhomogeneous discharge mode: Plasma jet," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 38, no. 19, pp. 36263634, 2005.

[63] O. V. Braginsky et al., "Discharge singlet oxygen generator for oxygen-iodine laser: I. Experiments with rf discharges at 13.56 and 81 MHz," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 39, no. 24, pp. 5183-5190, 2006.

[64] D. V. Lopaev, E. M. Malykhin, and S. M. Zyryanov, "Surface recombination of oxygen atoms in O2 plasma at increased pressure: I. The recombination probability and phenomenological model of surface processes," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 44, no. 1, p. 015201, 2011.

[65] C. S. Moon et al., "Surface loss probabilities of H and N radicals on different materials in afterglow plasmas employing H2 and N2 mixture gases," J. Appl. Phys., vol. 107, no. 10, p. 103310, May 2010.

[66] S. Kechkar, P. Swift, J. Conway, M. Turner, and S. Daniels, "Investigation of atomic oxygen density in a capacitively coupled O2/SF6discharge using two-photon absorption laser-induced fluorescence spectroscopy and a Langmuir probe," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 22, no. 4,

129

p. 45013, 2013.

[67] J. Conway, S. Kechkar, N. O' Connor, C. Gaman, M. M. Turner, and S. Daniels, "Use of particle-in-cell simulations to improve the actinometry technique for determination of absolute atomic oxygen density," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 22, no. 4, p. 45004, 2013.

[68] R. E. Walkup, K. L. Saenger, and G. S. Selwyn, "Studies of atomic oxygen in O2+CF4 rf discharges by two-photon laser-induced fluorescence and optical emission spectroscopy," J. Chem. Phys., vol. 84, no. 5, pp. 2668-2674, Mar. 1986.

[69] A. Ershov and J. Borysow, "Atomic oxygen densities in a downstream microwave O2/Ar plasma source," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 16, no. 4, pp. 798-802, 2007.

[70] A. Granier, D. Chereau, K. Henda, R. Safari, and P. Leprince, "Validity of actinometry to monitor oxygen atom concentration in microwave discharges created by surface wave in O2-N2 mixtures," J. Appl. Phys., vol. 75, no. 1, pp. 104-114, Jan. 1994.

[71] E. Tatarova, F. M. Dias, B. Gordiets, and C. M. Ferreira, "Molecular dissociation in N2-H2 microwave discharges," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 14, no. 1, pp. 19-31, 2004.

[72] T. H. Chung, Y. W. Lee, H. M. Joh, and M. A. Song, "Pressure dependence of dissociation fraction and optical emission characteristics in low-pressure inductively coupled N2-Ar plasmas," AIP Adv., vol. 1, no. 3, p. 32136, Aug. 2011.

[73] K. Sasaki, Y. Kawai, and K. Kadota, "Vacuum ultraviolet absorption spectroscopy for absolute density measurements of fluorine atoms in fluorocarbon plasmas," Appl. Phys. Lett., vol. 70, no. 11, pp. 1375-1377, 1997.

[74] G. Cartry, L. Magne, and G. Cernogora, "Atomic oxygen recombination on fused silica: experimental evidence of the surface state influence," J. PhysD Appl. Phys., vol. 32, no. 15, pp. L53--L56, 1999.

[75] K. Sasaki, Y. Kawai, C. Suzuki, and K. Kadota, "Kinetics of fluorine atoms in high-density carbon-tetrafluoride plasmas," J. Appl. Phys., vol. 82, no. 12, pp. 5938-5943, 1997.

[76] C. S. Moon et al., "Surface loss probabilities of H and N radicals on different materials in afterglow plasmas employing H2 and N2 mixture gases," J. Appl. Phys., vol. 107, no. 10, p. 103310, May 2010.

[77] B. Rouffet, F. Gaboriau, and J. P. Sarrette, "Determination of nitrogen atoms heterogeneous recombination probabilities y N by the use of TALIF atomic concentration profiles at surfaces

vicinity," Ispc19, pp. 3-6, 2009.

[78] E. Es-sebbar, Y. Benilan, A. Jolly, and M.-C. Gazeau, "Characterization of an N2flowing microwave post-discharge by OES spectroscopy and determination of absolute ground-state nitrogen atom densities by TALIF," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 42, no. 13, p. 135206, 2009.

[79] A. D. Tserepia and T. A. Miller, "Spatially and temporally resolved absolute O-atom concentrations in etching plasmas," J. Appl. Phys., vol. 77, no. 2, p. 505, 1995.

[80] S. Mazouffre et al., "Density and temperature of N atoms in the afterglow of a microwave discharge measured by a two-photon laser-induced fluorescence technique," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 10, no. 2, pp. 168-175, 2001.

[81] N. Kang, F. Gaboriau, S. Oh, and A. Ricard, "Modeling and experimental study of molecular nitrogen dissociation in an Ar-N2ICP discharge," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 20, no. 4, p. 45015, 2011.

[82] D. Marinov, V. Guerra, O. Guaitella, J.-P. Booth, and A. Rousseau, "Ozone kinetics in low-pressure discharges: vibrationally excited ozone and molecule formation on surfaces," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 22, no. 5, p. 055018, 2013.

[83] A. Tserepi, W. Schwarzenbach, J. Derouard, and N. Sadeghi, "Kinetics of F atoms and fluorocarbon radicals studied by threshold ionization mass spectrometry in a microwave CF4 plasma," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 15, no. 6, pp. 3120-3126, Nov. 1997.

[84] W. Schwarzenbach, A. Tserepi, J. Derouard, and N. Sadeghi, "Mass Spectrometric Detection of F Atoms and CFxRadicals in CF4Plasmas," Jpn. J. Appl. Phys., vol. 36, no. Part 1, No. 7B, pp. 4644-4647, 1997.

[85] H. Singh, J. W. Coburn, and D. B. Graves, "Surface loss coefficients of CFx and F radicals on stainless steel," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 18, no. 6, pp. 2680-2684, Nov. 2000.

[86] S. Große-Kreul et al., "Mass spectrometry of atmospheric pressure plasmas," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 24, no. 4, p. 44008, 2015.

[87] S. Schneider, M. Dünnbier, S. Hübner, S. Reuter, and J. Benedikt, "Atomic nitrogen: a parameter study of a micro-scale atmospheric pressure plasma jet by means of molecular beam mass spectrometry," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 47, no. 50, p. 505203, 2014.

[88] E. Stoffels, Y. A. Gonzalvo, T. D. Whitmore, D. L. Seymour, and J. A. Rees, "Mass spectrometric detection of short-living radicals produced by a plasma needle," Plasma Sources

Sci. Technol., vol. 16, no. 3, pp. 549-556, 2007.

[89] D. Douai, J. Berndt, and J. Winter, "Quantitative analysis of the atomic nitrogen concentration in a remote plasma by means of mass spectrometry," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 11, no. 1, pp. 60-68, 2002.

[90] S. Agarwal, G. W. W. Quax, M. C. M. van de Sanden, D. Maroudas, and E. S. Aydil, "Measurement of absolute radical densities in a plasma using modulated-beam line-of-sight threshold ionization mass spectrometry," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 22, no. 1, pp. 71-81, Nov. 2003.

[91] D. Ellerweg, J. Benedikt, A. von Keudell, N. Knake, and V. Schulz-von der Gathen, "Characterization of the effluent of a He/O2microscale atmospheric pressure plasma jet by quantitative molecular beam mass spectrometry," New J. Phys., vol. 12, no. 1, p. 13021, 2010.

[92] S. Kechkar, S. K. Babu, P. Swift, C. Gaman, S. Daniels, and M. Turner, "Investigation of absolute atomic fluorine density in a capacitively coupled SF 6 / O 2 / Ar and SF 6 / Ar discharge," vol. 065029.

[93] P. Mérel, M. Tabbal, M. Chaker, M. Moisan, and A. Ricard, "Influence of the field frequency on the nitrogen atom yield in the remote plasma of an high frequency discharge," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 7, no. 4, pp. 550-556, 1998.

[94] C. Boisse-Laporte, C. Chave-Normand, and J. Marec, "A microwave plasma source of neutral nitrogen atoms," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 6, no. 1, pp. 70-77, 1997.

[95] E. Es-sebbar, Y. Benilan, A. Jolly, and M.-C. Gazeau, "Characterization of an N2flowing microwave post-discharge by OES spectroscopy and determination of absolute ground-state nitrogen atom densities by TALIF," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 42, no. 13, p. 135206, 2009.

[96] C. Boisse-Laporte, C. Chave-Normand, and J. Marec, "A microwave plasma source of neutral nitrogen atoms," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 6, no. 1, pp. 70-77, 1997.

[97] P. S. Ganas, E. J. Stone, E. C. Zipf, P. S. Ganas, E. J. Stone, and E. C. Zipf, "Excitation of atomic nitrogen by electron impact," J. Chem. Phys., vol. 59, no. 10, pp. 5411-5414, 1973.

[98] S. Mazouffre et al., "Density and temperature of N atoms in the afterglow of a microwave discharge measured by a two-photon laser-induced fluorescence technique," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 10, no. 2, pp. 168-175, 2001.

[99] N. Kang, F. Gaboriau, S. Oh, and A. Ricard, "Modeling and experimental study of molecular

nitrogen dissociation in an Ar-N2ICP discharge," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 20, no. 4, p. 45015, 2011.

[100] A. Kramida, Y. Ralchenko, J. Reader, and N. A. Team, "NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.3), [Online]," National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, 2018. [Online]. Available: http://physics.nist.gov/asd.

[101] J. E. Chilton, J. B. Boffard, R. S. Schappe, and C. C. Lin, "Measurement of electron-impact excitation into the 3p5 4p levels of argon using Fourier-transform spectroscopy," Phys. Rev. A, vol. 57, no. 1, pp. 267-277, 1998.

[102] R. R. Laher and F. R. Gilmore, "Updated Excitation and Ionization Cross Sections for Electron Impact on Atomic Oxygen," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 19, no. 1, pp. 277-305, Jan. 1990.

[103] P. S. Julienne and S. J. Davis, "Cascade and radiation trapping effects on atmospheric atomic oxygen emission excited by electron impact," J. Geophys. Res., vol. 81, no. 7, pp. 1397-1403, Mar. 1976.

[104] M. B. Schulman, F. A. Sharpton, S. Chung, C. C. Lin, and L. W. Anderson, "Emission from oxygen atoms produced by electron-impact dissociative excitation of oxygen molecules," Phys. Rev. A, vol. 32, no. 4, pp. 2100-2116, Oct. 1985.

[105] A. R. Filippelli, F. A. Sharpton, C. C. Lin, and R. E. Murphy, "Production of atomic nitrogen emission by electron-impact dissociative excitation of nitrogen molecules," J. Chem. Phys., vol. 76, no. 7, p. 3597, 1982.

[106] O. Braginsky et al., "Experimental and theoretical study of dynamic effects in low-frequency capacitively coupled discharges," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 45, no. 1, p. 15201, 2012.

[107] M. M. Turner and P. Chabert, "Electron heating mechanisms in dual-frequency capacitive discharges," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 16, no. 2, pp. 364-371, 2007.

[108] S. Rauf, K. Bera, and K. Collins, "Power dynamics in a low pressure capacitively coupled plasma discharge," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 19, no. 1, p. 15014, 2009.

[109] Y. Yang and M. J. Kushner, "Modeling of dual frequency capacitively coupled plasma sources utilizing a full-wave Maxwell solver: I. Scaling with high frequency," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 19, no. 5, p. 55011, 2010.

[110] J. Schulze, Z. Donko, D. Luggenholscher, and U. Czarnetzki, "Different modes of electron heating in dual-frequency capacitively coupled radio frequency discharges," Plasma Sources

Sci. Technol., vol. 18, no. 3, p. 34011, 2009.

[111] NIST (National Institute of Standards and Technology of USA), "Electron-Impact Cross Sections for Ionization and Excitation Database (NIST Standard Reference Database 107)." [Online]. Available: https://physics.nist.gov/PhysRefData/Ionization/molTable.html.

[112] Y. C. Kim and M. Boudart, "Recombination of oxygen, nitrogen, and hydrogen atoms on silica: kinetics and mechanism," Langmuir, vol. 7, no. 12, pp. 2999-3005, 1991.

[113] S. Agarwal, G. W. W. Quax, M. C. M. van de Sanden, D. Maroudas, and E. S. Aydil, "Measurement of absolute radical densities in a plasma using modulated-beam line-of-sight threshold ionization mass spectrometry," J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 22, no. 1, pp. 71-81, Nov. 2003.

[114] D. V Lopaev, A. V Volynets, S. M. Zyryanov, A. I. Zotovich, and A. T. Rakhimov, "Actinometry of O, N and F atoms," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 50, no. 7, p. 075202, 2017.

[115] D. V. Lopaev, A. V Volynets, S. M. Zyryanov, A. I. Zotovich, and A. T. Rakhimov, "Actinometry of O, N and F atoms," in PLTP, 2017.

[116] D. V. Lopaev, A. V Volynets, S. M. Zyryanov, A. I. Zotovich, and A. T. Rakhimov, "Actinometry of O, N and F atoms," in 69th Annual Gaseous Electronics Conference, 2016.

[117] M. Capitelli, G. Colonna, G. D'Ammando, V. Laporta, and A. Laricchiuta, "Nonequilibrium dissociation mechanisms in low temperature nitrogen and carbon monoxide plasmas," Chem. Phys., vol. 438, pp. 31-36, 2014.

[118] M. Cacciatore, M. Capitelli, and C. Gorse, "Non-equilibrium dissociation and ionization of nitrogen in electrical discharges: The role of electronic collisions from vibrationally excited molecules," Chem. Phys., vol. 66, no. 1-2, pp. 141-151, 1982.

[119] M. Capitelli, G. Colonna, G. D'Ammando, A. Laricchiuta, and L. D. Pietanza, "Non-equilibrium vibrational and electron energy distribution functions in mtorr, high-electron-density nitrogen discharges and afterglows," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 26, no. 3, 2017.

[120] D.I. Slovetsky, Mechanisms of Chemical Reactions in Nonequilibrium Plasmas (in Russian). Moscow: Nauka, 1980.

[121] V. Guerra, P. A. Sa, and J. Loureiro, "Nitrogen pink afterglow: The mystery continues," J. Phys. Conf. Ser, vol. 63, no. 1, p. 012007, 2007.

[122] F. L. Riley, "Silicon Nitride and Related Materials," J. Am. Ceram. Soc., vol. 83, no. 2, pp. 245-

265, 2000.

[123] E. J. Mittemeijer, "Fundamentals of Nitriding and Nitrocarburizing," ASM Handbook, Steel Heat Treat. Fundam. Process., vol. 4A, pp. 619-646, 2013.

[124] P. Michler, Single semiconductor quantum dots, vol. 28. Springer, 2009.

[125] R. D'Agostino, P. Favia, C. Oehr, and M. R. Wertheimer, "Low-temperature plasma processing of materials: Past, present, and future," Plasma Process. Polym., vol. 2, no. 1, pp. 7-15, 2005.

[126] V. Guerra, E. Galiaskarov, and J. Loureiro, "Dissociation mechanisms in nitrogen discharges," Chem. Phys. Lett., vol. 371, no. 5-6, pp. 576-581, 2003.

[127] B. F. Gordiets, C. M. Ferreira, M. J. Pinheiro, and A. Ricard, "Self-Consistent Kinetic Model of Low-Pressure N2 - H2 Flowing Discharges: II. Surface Processes and densities of N, H and NH3 Species," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 7, pp. 379-388, 1998.

[128] N. Sadeghi, C. Foissac, and P. Supiot, "Kinetics of N2(A 3Eu+) molecules and ionization mechanisms in the afterglow of a flowing N2 microwave discharge," J. Phys D Appl. Phys., vol. 34, no. 12, pp. 1779-1788, 2001.

[129] L. Magne, H. Coitout, G. Cernogora, and G. Gousset, "Atomic oxygen recombination at the wall in a time afterglow," J. Phys. IIIFr., vol. 3, no. 9, pp. 1871-1889, 1993.

[130] L. Polak, "Elementary chemical processes and kinetics in a non-equilibrium and quasi-equilibrium plasma," Pure Appl. Chem., vol. 39, no. 3, pp. 307-342, 1974.

[131] L. Polak, P. A. Sergeev, D. I. Slovetsky, and R. D. Todesaite, "No Title," in 12th International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG), 1975, p. 65.

[132] V. Guerra, E. Tatarova, and C. M. Ferreira, "Kinetics of metastable atoms and molecules in N2 microwave discharges," in User Modeling and User-Adapted Interaction, 2002, vol. 69, no. 13, pp. 171-176.

[133] I. N. Brovikova and E. G. Galiaskarov, "Kinetic Characteristics of Production and Loss of Nitrogen Atoms in N 2 Plasma," High Temp., vol. 39, no. 6, pp. 873-878, 2001.

[134] F. Esposito and M. Capitelli, "QCT calculations for the process N2(v) + N ^ N2(v') + N in the whole vibrational range," Chem. Phys. Lett., vol. 418, no. 4-6, pp. 581-585, 2006.

[135] F. Esposito and M. Capitelli, "Quasiclassical molecular dynamic calculations of vibrationally and rotationally state selected dissociation cross-sections: N+N2(v,j)^3N," Chem. Phys. Lett., vol. 302, no. 1-2, pp. 49-54, Mar. 1999.

[136] F. Esposito, M. Capitelli, and C. Gorse, "Quasi-classical dynamics and vibrational kinetics of N + N2(v) system," Chem. Phys., vol. 257, no. 2-3, pp. 193-202, 2000.

[137] M. Capitelli, G. Colonna, G. D'Ammando, V. Laporta, and A. Laricchiuta, "The role of electron scattering with vibrationally excited nitrogen molecules on non-equilibrium plasma kinetics," Phys. Plasmas, vol. 20, no. 10, p. 101609, 2013.

[138] V. Guerra, P. A. Sâ, and J. Loureiro, "Kinetic modeling of low-pressure nitrogen discharges and post-discharges," Eur. Phys. J. Appl. Phys., vol. 28, no. 2, pp. 125-152, Nov. 2004.

[139] J. Loureiro, V. Guerra, P. A. Sâ, C. D. Pintassilgo, and M. Lino da Silva, "Non-equilibrium kinetics in N2 discharges and post-discharges: a full picture by modelling and impact on the applications," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 20, no. 2, p. 24007, 2011.

[140] E. C. Zipf and R. W. McLaughlin, "On the dissociation of nitrogen by electron impact and by E.U.V. photo-absorption," Planet. Space Sci., vol. 26, no. 5, pp. 449-462, 1978.

[141] P. C. Cosby, "Electron-impact dissociation of nitrogen," J. Chem. Phys., vol. 98, no. 12, pp. 9544-9553,Jun. 1993.

[142] V. Laporta, D. a Little, R. Celiberto, and J. Tennyson, "Electron-impact resonant vibrational excitation and dissociation processes involving vibrationally excited N 2 molecules," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 23, no. 6, p. 65002, 2014.

[143] M. Capitelli and M. Dilonardo, "Nonequilibrium vibrational populations of diatomic species in electrical discharges: Effects on the dissociation rates," Chem. Phys., vol. 24, no. 3, pp. 417427, 1977.

[144] V. Guerra, P. A. Sâ, and J. Loureiro, "Role played by the N2(A3E+u) metastable in stationary N2 and N2 - O2 discharges," J. Phys. D Appl. Phys, vol. 34, pp. 1745-1755, 2001.

[145] G. E. Caledonia and R. E. Center, "Vibrational Distribution Functions in Anharmonic Oscillators," J. Chem. Phys., vol. 55, no. 2, pp. 552-561, Jul. 1971.

[146] N. A. Dyatko, Y. Z. Ionikh, A. V. Meshchanov, A. P. Napartovich, and K. A. Barzilovich, "Specific features of the current-voltage characteristics of diffuse glow discharges in Ar:N2 mixtures," Plasma Phys. Reports, vol. 36, no. 12, pp. 1040-1064, 2010.

[147] Y. C. Kim and M. Boudart, "Recombination of O, N and H atoms on silica: kinetics and mechanism," Langmuir, vol. 7, no. 37, pp. 2999-3005, 1991.

[148] V. Guerra, "Analytical Model of Heterogeneous Atomic Recombination on Silicalike Surfaces,"

IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 35, no. 5, pp. 1397-1412, 2007.

[149] Y. P. Raizer and J. E. Allen, Gas discharge physics, vol. 2. Springer Berlin, 1997.

[150] S. M. Zyryanov and D. V. Lopaev, "Measurements of the gas temperature in an oxygen plasma by spectroscopy of the O2(b1Eg+) ^ O2(X3Eg-) transition.," Plasma Phys. Reports, vol. 33, no. 6, pp. 510-520, 2007.

[151] X. J. Huang, Y. Xin, L. Yang, Q. H. Yuan, and Z. Y. Ning, "Spectroscopic study on rotational and vibrational temperature of N2 and N2+ in dual-frequency capacitively coupled plasma," Phys. Plasmas, vol. 15, no. 11, 2008.

[152] D. M. Phillips, "Determination of gas temperature from unresolved bands in the spectrum from a nitrogen discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 9, no. 3, pp. 507-521, 2001.

[153] H. Nassar, S. Pellerin, K. Musiol, O. Martinie, N. Pellerin, and J.-M. Cormier, "N 2 + /N 2 ratio and temperature measurements based on the first negative N 2 + and second positive N 2 overlapped molecular emission spectra," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 37, no. 14, p. 1904, 2004.

[154] G. Hartmann and P. C. Jonhson, "Measurements of relative transition probabilities and the variation of the electronic transition moment for N2C3Piu-B3Pig second positive system," J. Phys. B At. Mol. Phys., vol. 11, pp. 1597-1612, 1978.

[155] A. Lofthus, P. H. Krupenie, and A. Lofthus, "The spectrum of molecular nitrogen," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 6, no. 1977, pp. 113-307, 1977.

[156] Istvan Kovacs, Rotational structure in the spectra of diatomic molecules. Budapest: Akademiai Kiado, 1969.

[157] G. Y. Gerasimov, V. N. Makarov, Y. Gerasimov, and V. N. Makarov, "Theory of rotational relaxation in a diatomic gas," J. Appl. Mech. Tech. Phys., vol. 16, no. 1, pp. 8-12, 1975.

[158] A. Catherinot and A. Sy, "Quenching of the 3p 4So atomic-nitrogen state in a low-pressure nitrogen glow discharge," Phys. Rev. A, vol. 20, no. 4, pp. 1511-1520, Oct. 1979.

[159] R. A. Copeland, J. B. Jeffries, A. P. Hickman, and D. R. Crosley, "Radiative lifetime and quenching of the 3p 4D0 state of atomic nitrogen," J. Chem. Phys., vol. 86, no. 9, pp. 48764884, 1987.

[160] U. N. F. Dobele, A. Francis, U. Czarnetzki, and N. Sadeghi, "No Title," in 24th ICPIG: Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, 1999, p. 43.

[161] I. A. Kossyi, A. Y. Kostinsky, A. A. Matveyev, V. P. Silakov, and I. A. K. and A. Y. K. and A.

137

A. M. and V. P. Silakov, "Kinetic scheme of the non-equlibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 1, no. 3, p. 207, 1992.

[162] K. S. Klopovskii et al., "Effect of the nonlocal nature of the electron energy spectrum on the dissociation of oxygen molecules in a discharge," Plasma Phys. Reports, vol. 30, no. 6, pp. 542-548, 2004.

[163] N. A. A. Dyatko, Y. Z. Z. Ionikh, N. B. B. Kolokolov, A. V. V Meshchanov, and A. P. P. Napartovich, "Experimental and theoretical studies of the electron temperature in nitrogen afterglow," Plasma Sci. IEEE Trans., vol. 31, no. 4, pp. 553-563, 2003.

[164] I. Shkurenkov and I. V Adamovich, "Energy balance in nanosecond pulse discharges in nitrogen and air," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 25, no. 1, p. 15021, 2016.

[165] A. P. Babichev, N. A. Babushkina, A. M. Bratkovsky, and A. Others, Handbook "Physical quantities" (InRussian). Moscow: Energoatomizdat, 1991.

[166] V. V Ivanov, K. S. Klopovsky, D. Lopaev, E. A. Muratov, A. T. Rakhimov, and T. V Rakhimova, "Experimental study of the effect of nonlocality on the energy spectrum of electrons in an electronegative gas.," JETP Lett. (in Russ. only), vol. 63, no. 7, pp. 511-516, 1996.

[167] V. A. Feoktistov et al., "The influence of anisotropy and non-locality of the electron distribution function as well as non-equilibrium ion diffusion on the electrodynamics of CF4 DC discharge at low pressure," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 30, no. 3, pp. 423-431, 1997.

[168] V. V Ivanov, K. S. Klopovsky, D. V Lopaev, Y. A. Mankelevich, A. T. Rakhimov, and T. V Rakhimova, "Nonlocal Effects in Stationary and Non-Stationary Discharges," Electron Kinet. Appl. Glow Discharges, pp. 37-58, 2002.

[169] V. V. Ivanov, K. S. Klopovsky, D. V. Lopaev, A. T. Rakhimov, and T. V. Rakhimova, "Experimental and theoretical investigation of oxygen glow discharge structure at low pressures," IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 27, no. 5, pp. 1279-1287, 1999.

[170] E. A. Bogdanov, A. A. Kudryavtsev, L. D. Tsendin, R. R. Arslanbekov, and V. I. Kolobov, "Nonlocal phenomena in the positive column of a medium-pressure glow discharge," Tech. Phys., vol. 49, no. 7, pp. 849-857, 2004.

[171] L. D. Tsendin, E. A. Bogdanov, and A. A. Kudryavtsev, "Paradoxical Nonmonotonic Behavior of Excitation-Rate Spatial Profiles in Bounded Plasmas," Phys. Rev. Lett., vol. 94, no. 1, p. 15001, Jan. 2005.

[172] A. Burcat and B. Ruscic, "Third millenium ideal gas and condensed phase thermochemical database for combustion (with update from active thermochemical tables).," Argonne National Laboratory (ANL), United States, 2005.

[173] A. V. Phelps and L. C. Pitchford, "Anisotropic scattering of electrons by N2 and its effect on electron transport," Phys. Rev. A, vol. 31, no. 5, pp. 2932-2949, 1985.

[174] A. V Volynets et al., "N 2 dissociation and kinetics of N( 4 S) atoms in nitrogen DC glow discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 51, no. 36, p. 364002, 2018.

[175] J. Bacri and A. Medani, "Electron diatomic molecule weighted total cross section calculation," Phys. B+C, vol. 112, no. 1, pp. 101-118, 1982.

[176] J. Yang and J. P. Doering, "Absolute differential and integral electron excitation cross sections for atomic nitrogen: 3. The 4 S 0 ^ 2 D (X5200 A) transition from 5 to 30 eV," J. Geophys. Res. Sp. Phys., vol. 101, no. A10, pp. 21765-21768, 1996.

[177] B. F. Gordiets, A. I. Osipov, and L. A. Shelepin, Kinetic processes in gases and molecular lasers (inRussian). Moscow: Science, 1980.

[178] T. Ahn, I. V. Adamovich, and W. R. Lempert, "Determination of nitrogen V-V transfer rates by stimulated Raman pumping," Chem. Phys., vol. 298, no. 1-3, pp. 233-240, 2004.

[179] G. D. Billing and E. R. Fisher, "VV and VT rate coefficients in N2 by a quantum-classical model," Chem. Phys., vol. 43, pp. 395-401, 1979.

[180] G. V Candler, J. D. Kelley, S. O. Macheret, M. N. Shneider, and I. V Adamovich, "Vibrational Excitation, Thermal Nonuniformities, and Unsteady Effects on Supersonic Blunt Bodies," AIAA J., vol. 40, no. 9, pp. 1803-1810, 2002.

[181] M. Capitelli, C. M. Ferreira, B. F. Gordiets, and A. I. Osipov, Plasma kinetics in atmospheric gases, vol. 31. Springer Science & Business Media, 2013.

[182] L. G. Piper, "The excitation of N2(B3ng, v=1-12) in the reaction between N2(A3£+u) and N2(X, v>5)," J. Chem. Phys., vol. 91, no. 2, p. 864, 1989.

[183] L. G. Piper, "Energy transfer studies on N2(X1£+g, v) and N2(B3ng)," J. Chem. Phys., vol. 97, no. 1, pp. 270-275, 1992.

[184] L. G. Piper, "State-to-State N2(A3Eu+) Energy-Pooling Reactions. II. The Formation and Quenching of N2(B3ng, v'=1-12)," J. Chem. Phys., vol. 88, no. December, pp. 6911-6921, 1987.

[185] A. V Volynets et al., "N2 dissociation and kinetics of N(4S) atoms in nitrogen DC glow discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., Sep. 2018.

[186] L. G. Piper, "State-to-state N2(A3E+u) energy-pooling reactions. I. The formation of N2(C3nu) and the Herman infrared system," J. Chem. Phys., vol. 88, no. 1, p. 231, 1988.

[187] V. Guerra and J. Loureiro, "Electron and heavy particle kinetics in a low-pressure nitrogen glow discharge," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 6, no. 3, pp. 361-372, 1997.

[188] A. V Volynets et al., "N2 dissociation and kinetics of N (4S) atoms in nitrogen DC glow discharge," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 51, no. 36, p. 364002, 2018.

[189] J. M. Calo and R. C. Axtmann, "Vibrational Relaxation and Electronic Quenching of the C3nu(v' = 1) State of Nitrogen," J. Chem. Phys., vol. 54, no. 3, p. 1332, 1971.

[190] J. Herron, "Evaluated Chemical Kinetics Data for Reactions of N(2D), N(2P), and N2(A3E+u) in the Gas Phase," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 28, no. 5, pp. 1453-1483, 1999.

[191] T. G. Slanger, "Quenching of N(2D) by N2 and H2O," J. Chem. Phys., vol. 64, no. 11, p. 4442, 1976.

[192] J. Levaton and J. Amorim, "Metastable atomic species in the N2 flowing afterglow," Chem. Phys., vol. 397, no. 1, pp. 9-17, 2012.

[193] I. A. Kossyi, A. Y. Kostinsky, A. A. Matveyev, and V. P. Silakov, "Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 1, no. 3, p. 207, 1992.

[194] A. A. M. and V. P. Silakov, A. A. Matveyev, and V. P. Silakov, "Theoretical study of the role of ultraviolet radiation of the non-equilibrium plasma in the dynamics of the microwave discharge in molecular nitrogen," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 8, no. 1, p. 162, 1999.

[195] N. A. Popov, "Associative ionization reactions involving excited atoms in nitrogen plasma," Plasma Phys. Reports, vol. 35, no. 6, pp. 528-528, 2009.

[196] K. S. Klopovsky, A. V Mukhovatova, A. M. Popov, N. A. Popov, O. B. Popovicheva, and T. V Rakhimova, "Kinetics of metastable states in high-pressure nitrogen plasma pumped by high-current electron beam," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 27, no. 7, p. 1399, 1994.

[197] D. Marinov, D. Lopatik, O. Guaitella, Y. Z. Ionikh, J. Ropcke, and A. Rousseau, "Surface deactivation of vibrationally excited N2 studied using infrared titration combined with quantum cascade laser absorption spectroscopy," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 47, no. 1, p. 15203, 2014.

[198] J. Henriques, E. Tatarova, F. M. Dias, and C. M. Ferreira, "Spatial structure of a slot-antenna excited microwave N2-Ar plasma source," J. Appl. Phys., vol. 103, no. 10, p. 103304, 2008.

[199] J. Levaton and J. Amorim, "The density profiles of N2(A3£u+) and N2(aTu-) in the Pink Afterglow of the DC nitrogen flowing discharge," Chem. Phys., vol. 435, no. April 2014, pp. 18, 2014.

[200] Y. A. Mankelevich, A. F. Pal', N. A. Popov, T. V Rakhimova, and A. V Filippov, "Current dynamics and mechanisms for the instability of a non-self-sustained glow discharge in nitrogen," Plasma Phys. Reports, vol. 27, no. 11, pp. 979-989, 2001.

[201] I. A. Shkurenkov, Y. A. Mankelevich, and T. V Rakhimova, "Simulation of diffuse, constricted-stratified, and constricted modes of a dc discharge in argon: Hysteresis transition between diffuse and constricted-stratified modes," Phys. Rev. E, vol. 79, no. 4, p. 46406, Apr. 2009.

[202] C. D. Pintassilgo and V. Guerra, "Power Transfer to Gas Heating in Pure N2 and in N2-O2 Plasmas," J. Phys. Chem. C, vol. 120, no. 38, pp. 21184-21201, 2016.

[203] C. D. Pintassilgo and V. Guerra, "Modelling of the temporal evolution of the gas temperature in N2 discharges," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 26, no. 5, p. 055001, 2017.

[204] E. I. Mintoussov, S. J. Pendleton, F. G. Gerbault, N. A. Popov, and S. M. Starikovskaia, "Fast gas heating in nitrogen-oxygen discharge plasma: II. Energy exchange in the afterglow of a volume nanosecond discharge at moderate pressures," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 44, no. 28, p. 285202, 2011.

[205] N. A. Popov, "Fast gas heating in a nitrogen-oxygen discharge plasma: I. Kinetic mechanism," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 44, no. 28, p. 285201, 2011.

[206] Y. Akishev, M. Grushin, V. Karalnik, A. Petryakov, and N. Trushkin, "On basic processes sustaining constricted glow discharge in longitudinal N2 flow at atmospheric pressure," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 43, no. 21, p. 215202, 2010.

[207] J. P. Boeuf and E. E. Kunhardt, "Energy balance in a nonequilibrium weakly ionized nitrogen discharge," J. Appl. Phys., vol. 60, no. 3, pp. 915-923, Aug. 1986.

[208] R. Bachmann, X. Li, C. Ottinger, A. F. Vilesov, and V. Wulfmeyerc, "Vibrational-state-to-state collision-induced intramolecular energy transfer N2(A 3Eu+, v'^B 3ng, v')," J. Chem. Phys., vol. 98, no. June, p. 8606, 1993.

[209] B. R. L. Galvao, J. P. Braga, J. C. Belchior, and A. J. C. Varandas, "Electronic Quenching in

N(2D) + N2 Collisions: A State-Specific Analysis via Surface Hopping Dynamics," J. Chem. Theory Comput., vol. 10, no. 5, pp. 1872-1877, May 2014.

[210] A. M. Pravilov, L. G. Smirnova, and A. F. Vilesov, "The mechanism of N2(B3ng) deactivation by N2," Chem. Phys. Lett., vol. 144, no. 5, pp. 469-472, 1988.

[211] R. F. Heidner, D. G. Sutton, and S. N. Suchard, "Kinetic study of N2(B3ng, u) quenching by laser-induced fluorescence," Chem. Phys. Lett., vol. 37, no. 2, pp. 243-248, 1976.

[212] G. Colonna and M. Capitelli, "Self-Consistent Model of Chemical, Vibrational, Electron Kinetics in Nozzle Expansion," J. Thermophys. Heat Transf., vol. 15, no. 3, pp. 308-316, Jul. 2001.

[213] J. Levaton, J. Amorim, and A. Ricard, "The local dissociation phenomenon in a nitrogen afterglow," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 45, no. 50, p. 505203, 2012.

[214] A. V Volynets, D. V Lopaev, and N. A. Popov, "Mechanism of N 2 dissociation and kinetics of N( 4 S) atoms in pure nitrogen plasma," J. Phys. Conf. Ser., 2016.

[215] A. V Volynets, "Determination of the gas temperature of nitrogen plasma by the spectroscopic method of the second positive system N2(C3nu - B3ng).," in International Youth Scientific Forum "Lomonosov " XX International Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists "Lomonosov," 2013.

[216] A. V Volynets, D. V. Lopaev, and N. A. Popov, "Mechanism of N2 dissociation and kinetics of N(4S) atoms in pure nitrogen plasma.," in 6th International Workshop and Summer School on Plasma Physics, 2014.

[217] A. V Volynets, D. V. Lopaev, and N. A. Popov, "Mechanism of N2 Dissociation and Kinetics of N(4S) Atoms in Pure Nitrogen Plasma," in 67th Gaseous Electronics Conference, 2014.

[218] M. Cacciatore, M. Rutigliano, and G. D. Billing, "Eley-Rideal and Langmuir-Hinshelwood Recombination Coefficients for Oxygen on Silica Surfaces," J. Thermophys. Heat Transf., vol. 13, no. 2, pp. 195-203, 1999.

[219] M. Cacciatore, "Some fundamental aspects of elementary gas-surface interactions," Pure Appl. Chem., vol. 71, no. 10, pp. 1809-1817, 1999.

[220] M. Cacciatore and M. Rutigliano, "Dynamics of plasma-surface processes: E-R and L-H atom recombination reactions," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 18, no. 2, 2009.

[221] V. Guerra and D. Marinov, "Dynamical Monte Carlo methods for plasma-surface reactions,"

Plasma Sources Sci. Technol., vol. 25, no. 4, p. 45001, 2016.

[222] C. Gilles, M. Lionel, C. Guy, and L. De Physique, "Experimental study of the recombination of atomic oxygen on fused silica," vol. 32, pp. 1-4, 1999.

[223] V. Guerra and J. Loureiro, "Dynamical Monte Carlo simulation of surface atomic recombination," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 13, no. 1, pp. 85-94, 2004.

[224] D. Marinov, C. Teixeira, and V. Guerra, "Deterministic and Monte Carlo methods for simulation of plasma-surface interactions," Plasma Process. Polym., vol. 14, no. 1-2, pp. 1-18, 2017.

[225] V. Guerra, D. Marinov, O. Guaitella, and A. Rousseau, "NO oxidation on plasma pretreated Pyrex: the case for a distribution of reactivity of adsorbed O atoms," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 47, no. 22, p. 224012, 2014.

[226] J. I. Steinfeld, S. M. Adler golden, and J. W. Gallagher, "Critical Survey of Data on the Spectroscopy and Kinetics of Ozone in the Mesosphere and Thermosphere," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 16, no. 4, pp. 911-951, 1987.

[227] R. Atkinson et al., "Evaluated Kinetic, Photochemical and Heterogeneous Data for Atmospheric Chemistry: Supplement V. IUPAC Subcommittee on Gas Kinetic Data Evaluation for Atmospheric Chemistry.," J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 26, no. 3, pp. 521-1011, 1997.

[228] C. L. Lin and M. T. Leu, "Temperature and third-body dependence of the rate constant for the reaction O + O2 + M ^ O3 + M," Int. J. Chem. Kinet., vol. 14, no. 4, pp. 417-434, Apr. 1982.

[229] R. A. Young and R. L. Sharpless, "Chemiluminescent Reactions Involving Atomic Oxygen and Nitrogen," J. Chem. Phys., vol. 39, no. 4, pp. 1071-1102, Aug. 1963.

[230] R. A. Young and G. Black, "Excited-State Formation and Destruction in Mixtures of Atomic Oxygen and Nitrogen," J. Chem. Phys., vol. 44, no. 10, pp. 3741-3751, May 1966.

[231] R. Atkinson et al., "Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Volume I - gas phase reactions of Ox, HOx, NOx and SOx species," Atmos. Chem. Phys., vol. 4, no. 6, pp. 1461-1738, 2004.

[232] A. K. Patnaik, I. Adamovich, J. R. Gord, and S. Roy, "Recent advances in ultrafast-laser-based spectroscopy and imaging for reacting plasmas and flames," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 26, no. 10, 2017.

[233] M. Simek, "Optical diagnostics of streamer discharges in atmospheric gases," J. Phys. D. Appl.

Phys., vol. 47, no. 46, 2014.

[234] C. Lukas et al., "Dielectric barrier discharges with steep voltage rise: Mapping of atomic nitrogen in single filaments measured by laser-induced fluorescence spectroscopy," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 10, no. 3, pp. 445-450, 2001.

[235] J. B. Schmidt, S. Roy, B. Sands, J. R. Gord, and J. D. Scofield, "Comparison of femtosecond-and induced fl uorescence ( TALIF ) of atomic oxygen in atmospheric-pressure plasmas," Plasma Sources Sci. Technol, vol. 26, p. 18, 2017.

[236] G. A. Melin and R. J. Madix, "Energy accommodation during oxygen atom recombination on metal surfaces," Trans. Faraday Soc., vol. 67, no. 0, pp. 198-211, 1971.

[237] P. Macko and P. Veis, "Time resolved O2(b12+g) rotational temperature measurements in a low-pressure oxygen pulsed discharge. Simple and quick method for temperature determination.," J. Phys. D Appl. Phys., vol. 32, pp. 246-250, 1999.

[238] M. Touzeau, M. Vialle, a Zellagui, G. Gousset, M. Lefebvre, and M. Pealat, "Spectroscopic temperature measurements in oxygen discharges," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 24, no. 1, pp. 41-47, 2000.

[239] K. Niemi, V. Schultz-von der Gathen, and H. F. Döbele, "Absolution Calibration of Atomic Density Measurements by Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy with Two-Photon Excitation," J. Phys. D, vol. 34, pp. 2330-2335, 2001.

[240] H. F. Döbele, T. Mosbach, K. Niemi, and V. Schulz-Von Der Gathen, "Laser-induced fluorescence measurements of absolute atomic densities: Concepts and limitations," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 14, no. 2, pp. 31-41, 2005.

[241] K. Niemi, V. Schulz-Von Der Gathen, and H. F. Döbele, "Absolute atomic oxygen density measurements by two-photon absorption laser-induced fluorescence spectroscopy in an RF-excited atmospheric pressure plasma jet," Plasma Sources Sci. Technol., vol. 14, no. 2, pp. 375386, 2005.

[242] A. E. Belikov, O. V. Kusnetsov, and R. G. Sharafutdinov, "The rate of collisional quenching of N2O+ (B 22), N2+ (B22), O 2+ (b42), O+ (3d), O (3p), Ar+ (4p'), Ar (4p,4p') at the temperature <200 K," J. Chem. Phys., vol. 102, no. 7, pp. 2792-2801, 1995.

[243] N. Sadeghi, D. W. Setser, A. Francis, U. Czarnetzki, and H. F. Döbele, "Quenching rate constants for reactions of Ar(4p' [1/2]0, 4p[1/2]0, 4p[3/2]2, and 4p[5/2]2) atoms with 22 reagent gases," J. Chem. Phys., vol. 115, no. 7, pp. 3144-3154, 2001.

144

[244] A. G. Hsu, V. Narayanaswamy, N. T. Clemens, and J. H. Frank, "Mixture fraction imaging in turbulent non-premixed flames with two-photon LIF of krypton," Proc. Combust. Inst., vol. 33, no. 1, pp. 759-766, 2011.

[245] S. S. Tayal and O. Zatsarinny, "B -spline R -matrix-with-pseudostates approach for excitation and ionization of atomic oxygen by electron collisions," Phys. Rev. A, vol. 94, no. 4, pp. 1-15, 2016.

[246] R. Russ, F. R. Gilmore, and M. Rey, "Updated Excitation and Ionization Cross Sections for Electron Impact on Atomic Oxygen," J. Phys. Chern. Ref. Data, vol. 19, no. 1, pp. 277-305, 1990.

[247] J. E. Chilton, M. D. Stewart, and C. C. Lin, "Cross sections for electron-impact excitation of Krypton," Phys. Rev. A - At. Mol. Opt. Phys., vol. 62, no. 3, p. 13, 2000.

[248] A. N. Vasiljeva et al., "On the possibility of O2(a,1Ag) production by a non-self-sustained discharge for oxygen-iodine laser pumping," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 37, no. 17, pp. 24552468, 2004.

[249] A. M. Pravilov, Photoprocesses in molecular gases. Moscow: Energoatomizdat, 1992.

[250] H. Okabe, Photochemistry of small molecules, vol. 431. Wiley New York, 1978.

[251] V. V Lunin, M. P. Popovich, and S. N. Tkachenko, Physical chemistry of ozone. Moscow: Moscow State University Press (in Russian), 1998.

[252] D. V. Lopaev, E. M. Malykhin, and S. M. Zyryanov, "Surface recombination of oxygen atoms in O2 plasma at increased pressure: II. Vibrational temperature and surface production of ozone," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 44, no. 1, 2011.

[253] D. Marinov, O. Guaitella, J. P. Booth, and A. Rousseau, "Direct observation of ozone formation on SiO2 surfaces in O2 discharges," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 46, no. 3, 2013.

[254] A. V Volynets, D. V Lopaev, S. M. Zyryanov, M. A. Bogdanova, and A. T. Rakhimov, "Volume and surface loss of O(3P) atoms in O2 RF discharge in quartz tube at intermediate pressures (10-100 Torr)," J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 52, no. 39, p. 395203, 2019.

[255] A. V Volynets, D. V Lopaev, and A. T. Rakhimov, "Actinometry of O atoms with Kr at elevated pressures (10 - 100 Torr) in pure O2 discharge," in International Conference on Combustion Physics and Chemistry, 2018, p. 73.

[256] A. V Volynets, D. V. Lopaev, O. V. Proshina, T. V. Rakhimova, and A. T. Rakhimov, "O atom

kinetics in RF CCP oxygen plasma at increased pressures," in 71th Annual Gaseous Electronics Conference, 2018, p. 93.