KOSEN 한인과학기술자네트워크

>플라즈마는 기체에 보다 높은 E를 가해줘서 >이온화된 기체를 말한다고 알고 있습니다. > >질문1. >마그네트론스퍼터링을 할때 아르곤 가스를 주입해서 >아르곤이 타겟의 전기장에 trap 되어 있는 전자에 >부딛혀서 아르곤 양이온이 되면서 2차전자를 방출하게 됩니다. >아르곤 기체가 양이온이 되는 이상태를 스퍼터링에서 >플라즈마상태라고 하는 것인가요? 예. 보통 기체가 이온화된 상태를 플라즈마 상태라고 합니다. > >질문2. 플라즈마는 이온화된 기체인데 기체가 이온화되는데 > 기체원자 최외각전자가 나오지 > 왜 빛이 발생하는지 이해가 가지 않습니다. 전자가 아르곤과 충돌하면 이온화시킬수도 있고 들뜬 상태로 만들기도 합니다. 들뜬 상태의 원자에서 빛이 발생합니다. > >질문3. 글로방전은 저압기체에서 전계가 어떤 값이상으로 될때 발광하며 > 발생한다고 하는데 > 플라즈마도 기체에서 전기를 방전시키는건데 글로방전과 플라즈마는 > 같은 말인가요? 양전극과 음전극 사이에 기체가 있고 두 전극 사이에 전압을 걸었을 때 전류가 흐르면 방전이 되었다고하고 이것이 기체 방전입니다. 기체 방전이 되었을 때 두 전극 사이의 기체에는 전자에 의해 이온화된 기체와 전자가 있고 이것을 플라즈마 상태라고 합니다. 기체 방전에도 빛이 나는 것이 있고 빛이 안나는 방전이 있습니다. 전극 사이의 기체에서 (좀 표현이 이상하기는 한데 뿌옇게)빛이 나는 방전을 글로방전이라고 합니다.(빛이 나는 방전에는 arc discharge도 있습니다.) 그리고 빛이 안나는(사실은 빛이 아주 약한) 방전을 Dark Discharge 라고 합니다. 그런데 좀 앞의 말(두 전극 사이에 전압을 걸었을 때 전류가 흐르면 방전되었다고 함.)하고 다르게 통상적으로 '방전이 되었다'고 하는 것은 Dark discharge에서 Glow Discharge로 바뀌었을 때 '방전이 되었다'고 합니다. Dark discharge를 사람마다 또 경우마다 방전이라고 할 때도 있고 방전이 아니라고 할 때도 있어서 좀 헷갈릴 수 있습니다. > >질문4. glow discharge는 양이온 충격에 의해 음극으로부터 > 방출되는 2차전자로 유지된다고 하는데 > 글로방전과 플라즈마가 같은 말이라면 > 이온화된 기체양을 유지해야된다는 말이되는데 > 2차전자가 아니라 양이온에 의해서 유지되는것이 아닌가 의문이 듭니다. > > 방전에는 여러가지 종류가 있는데 DC 방전, RF 방전, 마이크로 웨이브 방전 등이 있습니다. 각각의 방전에 따라서 방전을 유지하는 mechanism이 다 다릅니다. 스퍼터링 소스에는 DC나 RF 전압을 모두 걸 수 있는데 스퍼터링 소스의 방전 mechanism은 다음과 같습니다. 음극(타겟)에 이온이 출동하면 타겟에서 이차 전자가 나오게 되고 음극과 플라즈마 사이의 전압차(sheath 전압)로 가속되어서 에너지를 얻게 됩니다. 이러한 고에너지 전자가 다른 기체를 이온화시키고 여기서 이온이 다시 음극(타겟)에 충돌해서 이차전자가 나옵니다. 이러한 방식으로 방전이 유지가 됩니다. 다시 말하면 스퍼터링 소스에서는 타겟에서 나오는 이차 전자가 방전을 유지시키는데 가장 중요한 역할을 합니다. (보통 이차전자라는 것은 기체에서 나오는 전자를 말하는 것이 아니고 전극에 전자나 이온이 충돌할 때 전극에서 튀어나오는 전자를 이차전자라고 합니다.)

>플라즈마는 기체에 보다 높은 E를 가해줘서 >이온화된 기체를 말한다고 알고 있습니다. > >질문1. >마그네트론스퍼터링을 할때 아르곤 가스를 주입해서 >아르곤이 타겟의 전기장에 trap 되어 있는 전자에 >부딛혀서 아르곤 양이온이 되면서 2차전자를 방출하게 됩니다. >아르곤 기체가 양이온이 되는 이상태를 스퍼터링에서 >플라즈마상태라고 하는 것인가요? > 예! 가스원자나 분자에서 최외각 전자가가 분리되어 이온화된 상태를 플라즈마상태라고 합니다. >질문2. 플라즈마는 이온화된 기체인데 기체가 이온화되는데 > 기체원자 최외각전자가 나오지 > 왜 빛이 발생하는지 이해가 가지 않습니다. > 에너지보존법칙을 생각하시면 됩니다. 즉 어떤 원자에서 최외각 전자가 분리 되어 나갈려면 원자핵으로부터 전자를 구속하는 힘을 외부에서 인가해줘야 하는데 이러한 힘 또는 에너지는 열이나 전기장이 될 수 있습니다. 반대로 들뜬 상태의 전자(자유전자)가 원자의 궤도로 진입하게 되면 에너지를 방출하게 됩니다. 이러한 방출에너지의 형태가 열이나 빛이 되는 것입니다. 이 빛의 색상 은 무거운 원자일수록 자외선 영역에 가까운 빛을 발하게 됩니다. >질문3. 글로방전은 저압기체에서 전계가 어떤 값이상으로 될때 발광하며 > 발생한다고 하는데 > 플라즈마도 기체에서 전기를 방전시키는건데 글로방전과 플라즈마는 > 같은 말인가요? > 글로우 방전은 플라즈마의 일종입니다. >질문4. glow discharge는 양이온 충격에 의해 음극으로부터 > 방출되는 2차전자로 유지된다고 하는데 > 글로방전과 플라즈마가 같은 말이라면 > 이온화된 기체양을 유지해야된다는 말이되는데 > 2차전자가 아니라 양이온에 의해서 유지되는것이 아닌가 의문이 듭니다. > > 플라즈마는 내부 기체분자들이 끊임없이 충돌과 전자흡수가 이뤄지는 상황입니다. 이상 허접이었습니다.