지식나눔

스퍼터링에서 플라즈마 색깔에 대해서

제가 알기로 플라즈마 색깔이 띄는 이유는

원자와 전자가 부딪힐때 원자 주위에 전자가 높은 준위로 올라갔다, 다시 자기 자리로 내려오면서 빛 에너지는 내는걸로 알고 있습니다.

그래서 Ar같은 경우는 보라색 빛을 내죠..

그런데 실험중에 타겟에 따라 또 색깔이 조금씩 달라지는것을 보았습니다.
예) LIMn2O4(Ar) -보라색 플라즈마가 떳는데
      Mo(Ar) - 흰색플라즈마가 뜨고 약간 보라빛이 보였습니다.

그래서 플라즈마 색을 결정하는게 가스종류로만 판단되는게 아닌거 같습니다.

정확하게 어떻게 플라즈마 색깔이 결정되는지 궁금합니다.
  • 플라즈마
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답변 2
  • 답변

    안길홍님의 답변

    첨부파일

    사용하는 소재에 따라서 차이가 있습니다.
    지금 LiMn2O4(Ar)인 경우는 Li의 ignition Temp가 약 180~190℃이므로 플라즈마 스퍼터링할 때
    즉시 가스화되어 버리며, Mn2O4는 이미 산소와 반응한 상태로써 더이상의 반응이 진행되지 않기
    때문에 (Ar)에서 보라색을 나타내지만 Mo 금속일 경우는 산소와 반응할 여지가 남아 있습니다.
    스퍼터링시 Mo가 산소와 반응하여 MoO3 인 백색 증기가 나오게 됩니다.이에 의하여 백색+보라색을
    띠게 됩니다.
    색상이 결정되는 것은 각각의 금속에 따라서 다르게 나타나나,금속인 경우는 산소와 반응하여 거의
    대부분 백색을 나타냅니다.
     
    사용하는 소재에 따라서 차이가 있습니다.
    지금 LiMn2O4(Ar)인 경우는 Li의 ignition Temp가 약 180~190℃이므로 플라즈마 스퍼터링할 때
    즉시 가스화되어 버리며, Mn2O4는 이미 산소와 반응한 상태로써 더이상의 반응이 진행되지 않기
    때문에 (Ar)에서 보라색을 나타내지만 Mo 금속일 경우는 산소와 반응할 여지가 남아 있습니다.
    스퍼터링시 Mo가 산소와 반응하여 MoO3 인 백색 증기가 나오게 됩니다.이에 의하여 백색+보라색을
    띠게 됩니다.
    색상이 결정되는 것은 각각의 금속에 따라서 다르게 나타나나,금속인 경우는 산소와 반응하여 거의
    대부분 백색을 나타냅니다.
     
    안길홍(ah5506) 2014-07-16

    Li이 포함된 소재는 플라즈마 스퍼터링할 때 주의가 필요하다는 내용입니다.

    그렇군요 ㅎㅎ
    감사합니다 많은 도움이 되었습니다.

    그런데 여기서 ignition Temp가 180~190 ℃ 이면 스퍼터링할때 챔버 안에 온도가 180 ℃까지 올라간다는 말씀이신가요??

  • 답변

    고영민님의 답변

    질문에 적은 내용과 같이 원자주위에 전자가 높은 준위로 올라갔다, 다시 자기 자리로 내려오면서 에너지를 방출합니다. 이 때 그 에너지는 전자기파의 형태로, 그 에너지 값이 가시광선 영역의 파장을 갖는 다면 빛을 볼 수 있게 되는 거죠. 
    그런데 각 원소에서 원자핵의 에너지가 다르기 때문에 핵과 전자간의 에너지도 달라지며, 전자가 궤도를 이동할 때 흡수, 방출하는 에너지의 크기도 모두 다르게 됩니다. 즉, 타겟의 종류, 가스의 종류, 타겟에 인가하는 파워의 세기에 따라 플라즈마의 색이 달라집니다.
     
    질문에 적은 내용과 같이 원자주위에 전자가 높은 준위로 올라갔다, 다시 자기 자리로 내려오면서 에너지를 방출합니다. 이 때 그 에너지는 전자기파의 형태로, 그 에너지 값이 가시광선 영역의 파장을 갖는 다면 빛을 볼 수 있게 되는 거죠. 
    그런데 각 원소에서 원자핵의 에너지가 다르기 때문에 핵과 전자간의 에너지도 달라지며, 전자가 궤도를 이동할 때 흡수, 방출하는 에너지의 크기도 모두 다르게 됩니다. 즉, 타겟의 종류, 가스의 종류, 타겟에 인가하는 파워의 세기에 따라 플라즈마의 색이 달라집니다.
     

    아... 파워에 따라서도 조금씩 달라지는군요...
    감사합니다.