ICP 전자밀도 크기에 대하여 질문드립니다. (Ar, O2, N2 가스)

2022.11.15 17:17

박동운 조회 수:1087

안녕하세요. 플라즈마 관련 실험을 하고 있는 학생입니다.

ICP 시스템에서 전자밀도 크기에 대해 질문드리고자 합니다.

 

Ar, N2, O2 가스환경에서 ICP 시스템을 통해 플라즈마를 발생시키고, electron density (plasma density)를 측정하였습니다.

동일한 실험조건을 기준으로 (RF power 조건 포함), 

electron density는 Ar > O2 > N2 순임을 실험적으로 확인하였습니다. 

여기서 저는 왜 electron density가 상기와 같은 순서로 발생되는 것인지 궁금하였습니다.

 

첫번째로, Ar 은 10^12 cm-3 정도이나, O2, N2는 10^11 cm-3 정도로 측정되었습니다.

제가 사용한 공정가스는 원자형태의 가스(Ar)와 분자형태의 가스(O2, N2) 입니다.

분자형태의 가스에서는 가속된 전자가 분자사이의 결합을 끊는 dissociation 반응이 발생하고, 이에 따라 energy loss가 발생하여 

실제 플라즈마 반응에 들어가는 에너지는 원자형태의 가스에서보다 작아져 electron density가 낮아지는 것으로 이해하면 될지요?

 

두번째로, O2 에서 electron density는 N2 보다 높게 측정되었습니다.

이는 bonding energy 가 N2(941 kJ/mol)가 O2(495 kJ/mol) 보다 높고, 이온화에너지 또한 N2가 O2 보다 높아

동일한 조건에서 플라즈마를 발생시키더라도 n2 에서 energy loss 가 많이 발생하여 electron density 가 낮아지게 되는 것인지요?

 

 

 

 

 

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