Wegen ihrer einfachen Reaktorgeometrie und ihrer Fähigkeit, großflächige und homogene Entladungen zu erzeugen, werden kapazitiv gekoppelte radio-frequenz Plasmen (Englisch: Capacitively Coupled Plasmas – CCPs) in der Industrie massiv für Ätz-, Beschichtungs- und Zerstäubungsprozesse eingesetzt. Wegen dieser Anwendungsrelevanz ist ein detailliertes und fundamentales Verständnis des Plasmas wichtig, um derartige Plasmaquellen und ihre Anwendungen weiterzuentwickeln.

PIC/MCC (Particle-in-Cell/Monte Carlo) Simulationen bilden eine wichtige Methode, um CCPs zu untersuchen, da sie sämtliche kinetischen Effekte selbstkonsistent beinhalten. Heutzutage werden die meisten dieser Simulationen auf Grund des numerischen Aufwands in idealisierten 1D Geometrien durchgeführt und nur wenige 2D Simulationen sind verfügbar. 1D PIC/MCC Simulationen können zwar die wesentliche Plasmaphysik korrekt abbilden, solange der Kammerradius viel größer als der Elektrodenabstand ist und laterale Inhomogenitäten vernachlässigbar sind, allerdings können viele industrielle Reaktoren so nicht beschrieben werden, da ihre Geometrie komplexer ist und mehrdimensionale Simulationen erfordert. Beispielsweise können geometrisch asymmetrische Reaktoren, laterale Inhomogenitäten, strukturierte Elektroden, usw. nur mittels 2D Simulationen korrekt beschrieben werden.

Des Weiteren beeinflussen Plasma-Oberflächen-Wechselwirkungen die Entladung stark. Daher müssen verschiedene Mechanismen, z. B. Sekundärelektronenemission (English: Secondary Electron Emission – SEE) hervorgerufen durch verschiedene Teilchenspezies an Grenzflächen realistisch implementiert werden. Durch die Verwendung von Grafikkarten (Englisch: Graphics Processing Units – GPU) können solche mehrdimensionalen Simulationen erheblich beschleunigt werden.

Indem solche 2D PIC/MCC Simulationen auf GPUs genutzt werden, sollen in diesem Projekt die 2D ortsaufgelöste Elektronendynamik und die Ausbildung von prozessrelevanten Energieverteilungsfunktionen verschiedener Teilchenspezies in CCPs für verschiedene Reaktorgeometrien, realistische ionen- und elektroneninduzierte SEE, maßgeschneiderte Spannungsformen und strukturierte Elektroden verstanden werden.