*목차*
1. DC Discharge Plasma에서 쉬스(Sheath)의 역할
2. DC Discharge Plasma에서 쉬스(Sheath)의 생성 과정
지난 포스팅에서 Plasma의 쉬스(Sheath)에 대해서 알아봤는데요.
이번 포스팅에서는 DC Discharge Plasma(CCP type)에서 쉬스(Sheath)의 역할이 무엇이고 어떻게 생성되는지 과정을 공부하고 정리해 봤어요.
우선 쉬스(Sheath) 란
Plasma와 Plasma 내의 물체 사이에 발생하는데
양이온(Positive Ion)과 전자(Electron)의 이동 속도 차이로 인해서
물체 근처에 양전하와 중성 입자 위주로 밀집이 되면서
Plasma의 전기적인 준중성 성질이 깨진 상태의 영역이에요.
쉬스(Sheath) 영역은 '음극 전압 강하'가 발생하고
Plasma와 물체 사이에 '급격한 전위 차이'가 만들어요.
이러한 Sheath는 Plasma 공정에서 중요한 역할을 해요.
1. DC Discharge Plasma에서 쉬스(Sheath)의 역할
DC Glow Discharge Plasma(CCP Type)를 유지하기 위해서는 쉬스(Sheath) 영역이 있어야 돼요.
Plasma 상태를 유지하려면 Chamber 안에 Plasma 반응을 일으키는 전자(Electron) 수가 충분해야 되는데, CCP type DC Discharge Plasma는 양극에 Electron이 충돌하면서 계속 손실이 돼요....
때문에 Plasma를 유지하기 위해서는 양이온이 음극과 충돌해서 다량의 '2차 전자(Secondary Electron)'을 계속 방출 하는 것이 중요해요.
Plasma와 (-)전극 사이에 생성된 Sheath 영역은 양이온을 음극 방향으로 빠르게 가속 시키고 충돌을 만들어 내며, '2차 전자'를 생성하고 Plasma를 유지하는데 중요한 역할을 해요.
2. DC Discharge Plasma에서 Sheath의 생성 과정
양쪽 전극(Electrode)에 DC Voltage를 걸어주면 음극과 양극이 고정되기 때문에
두 전극 사이에 전위(Electric Potential)이 항상 일정한 기울기로 걸려야 돼요.
그런데 Plasma 방전이 진행되면 전위가 달라져요.
Plasma가 생성되면 양이온(Positive Ion)과 전자(Electron)의 질량 차이로 인해서
전자(Electron)은 (-)음극으로부터 계속 빠르게 밀려나고
양이온(Positive Ion)은 (-)음극으로 계속 천천히 다가가요.
양이온과 전자의 속도 차이로 인해서
'플라즈마'와 '음극' 사이에 양이온의 밀도가 높은 영역이 발생하는데
이 영역을 '캐소드 쉬스(Cathode Sheath)라고 해요.
양극 쪽에 생긴 쉬스는 '애노드 쉬스(Anode Sheath)'라고 해요.
** (-)음극은 양이온이 충돌하면서 '환원반응'을 해서 '캐소드(Cathode)'가 되고
** (+)양극은 전자가 충돌하면서 '산화반응'을 하기 때문에 '애노드(Anode)'가 돼요.
전극 근처에 전하 비율 균형이 깨진 Sheath 영역은
Plasma의 전기적인 준중성 성질이 깨진 상태이고,
빛을 발산하는 반응이 없어 Plasma Bulk 영역과 다르게 어둡게 보여요...
음의 전극에 생긴 Cathode Sheath 영역은 전극에 걸린 (-) 전위 만큼 더욱 '음극 전압 강하'가 발생해요.
그리고 Sheath에 밀집된 양이온이 Plasma와 음극 사이에 전위 차이를 최대로 만들어요.
위와 같은 이유로 음극에 생성된 Cathode Sheath 영역에는
'음극 전압 강하', '급격한 전위 차이'가 더욱 발생하고
Sheath 영역 안의 양이온 입자를 음극 방향으로 더 빠르게 가속하고 강한 충돌을 만들어요.
DC Plasma에서 Sheath 영역은 Plasma 생성을 유지하는데 중요한 역할을 해요.
이번 포스팅에서 DC Discharge Plasma(CCP type)의 Sheath에 대해서 공부하고 정리해봤는데요. 혹시 오류가 있으면 댓글로 수정 부탁드려요.
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