近年来，等离子体技术在工业领域得到了广泛应用，等离子体物理的理论研究也受到越来越多的关注，计算机模拟，作为实验，理论研究以外的第三种研究手段，能够解决传统解析方法所无能为力的多维复杂问题，成为进行等离子体理论研究的有力工具。 本文针对两个等离子体应用技术的物理过程进行了数值模拟研究：第一部分为等离子体基离子注入(PlasmaBasedIonImplantation-PBⅡ)过程的粒子模拟(PIC-ParticleinCellsimulation)；第二部分为等离子体磁控溅射成膜过程的计算机数值模拟。 一．PBⅡ过程的计算机模拟研究 建立了等离子体鞘层扩展的粒子模型，模拟了完整脉冲时段内的PBⅡ过程。选取有限尺寸的平板靶和凹槽形靶作为典型形状工件分别进行了研究。文中详细介绍了等离子体粒子模型的建立及其数值求解过程，研究了等离子体鞘层的形成及其扩展的动力学行为，分析考察入射离子流密度、入射离子角度与能量在靶表面的分布；讨论了靶尺寸，靶形状，等离子体密度及脉冲宽度对靶表面入射离子各参量以及入射离子保留剂量分布的影响；结合TRIM(TransportofIonsinMatter)[73]软件中的全碰撞多能量计算模型，模拟计算了注入离子在靶表面及进入靶后的碰撞传输过程，研究了改性层中注入离子的浓度深度分布。 模拟表明，鞘层内电场受到靶形状尺寸的影响而呈不均匀分布，并且随着脉冲的推进，鞘层与靶的保形性逐渐变差。靶的形状、尺寸会对鞘层结构及其扩展方式产生很大的影响，并影响鞘层内的离子密度分布。鞘层内不均匀的电场，决定了加速于其中的离子的运动特性，对靶表面的注入参量产生一定的影响。在靶形状和鞘层形状差异较大的部位，如平板靶边角处或凹槽侧壁，离子由于自身的惯性，其运动轨迹的曲率小于电力线的曲率，最终以倾斜的入射角注入靶表面。这种非垂直入射，会降低离子射程，增强溅射效应和背散射效应，进而降低保留剂量和入射离子深度。 通过建立等离子体粒子模型对PBⅡ注入过程及注入结果的变化规律进行研究，可以深入理解PBII的物理本质，对优化PBⅡ工艺规程从而达到预期的表面改性效果具有一定指导意义。 二．等离子体磁控溅射成膜的计算机模拟研究 采用多尺度模拟的方法，对等离子体磁控溅射沉膜的全过程进行了模拟研究，包括模拟等离子体的产生、靶体材料的溅射刻蚀，溅射原子的碰撞传输以及宏观薄膜沉积过程，观察了靶材在不同磁场分布下的刻蚀形貌，考察了成膜过程的各项参数，包括背景气体压强和溅射靶．基板间距，对最终薄膜宏观形貌的影响。 首先利用PIC-MC(ParticleincellandMonteCarloSimulation)模拟方法来模拟直流等离子体放电的发生过程，得到轰击靶材的入射离子流密度分布和能量角度分布；然后利用这些已得到的数据计算靶体材料的溅射产额，得到靶体刻蚀剖面曲线；再通过MC碰撞模拟方法模拟溅射原子在背景气体中的碰撞传输过程，跟踪原子运动轨迹；最后得到沉积在基板上的宏观薄膜形貌图。 模拟结果表明，在与磁场方向平行的靶表面处，等离子体放电离子流密度较高，这一区域的靶材会受到较多的离子轰击，产生大量溅射，形成刻蚀曲线的谷底，因此，选择适当的磁场，使磁力线与靶材表面的大部分范围平行，是提高靶材利用率的一种方法；增大靶．基板间距，可以改善薄膜的整体均匀性；提高背景气体气压，可以增大薄膜沉积范围，改善薄膜均匀性，但会降低薄膜沉积速率。