질문

안녕하십니까, 플라즈마를 이용한 표면개질에 대해 막 공부하기 시작한 햇병아리 대학원생입니다.
다름이 아니라 궁금한게 있어 문의드립니다.

1. 플라즈마 밀도와 이온주입량(Ion dose)을 어떤 매개변수를 가지고
  어떤식으로 계산하는지 궁금합니다. 그리고 플라즈마 밀도와 이온주
  입량의 관계에 대해서도 궁금합니다.참고할 만한 교재라두 추천해주
  시면 감사하겠습니다.

2. 아직 바이어스 전압과 이온 에너지에 대한 관계를 이해하지 못했는
    데, 만약에 바이어스가 40Kv가 인가됐다면, 인가된 이온의 에너지는
    40Kev라고 표현할 수 있는지요. 아님 이온에너지는 어떻게 구하
    는지 궁금합니다.

항상 여러 질문에 대해 답해주시는 교수님께 감사드리며 오늘도 좋은하루되십시오.    


답변

쉬스와 관련된 질문입니다. 플라즈마 쉬스를 공부하시기 바랍니다.

쉬스 경계에서 이온은 Bohm 속도를 갖고 들어옵니다. Bohm 속도는
sqrt (Te/Mi)로 전자온도와 이온의 질량의 함수입니다. 이때 들어오는
전류의 양을 Bohm current라 합니다 따라서 주입되는 이온의 양은 Bohm 전류밀도 (쉬스 근방의 플라즈마 밀도 x 전하량 x Bohm 속도)과 같고 이때 형성되는 쉬스는 Child-Langmuir sheath라 합니다. 하지만 이는 정상상태의 쉬스를 의미합니다. 만일 쉬스, 즉 시편의 전위가 시간에 따라서 급격하게 변하면 matrix sheath 가 형성되고 이 쉬스가 전개되며 충분한 이온 거동 시간 후에는 정상상태의 쉬스 CL sheath가 됩니다. 따라서 펄스의 시간에 따라 형성된, 즉 전개된 sheath 내의 이온들은 궁극적으로 모두 시편으로 입사됩니다. 또한 시편에 인가된 전압이 커지면 CL 쉬스의 크기는 (인가전압/전자온도)^(3/4)로 가 변하여 전압에 따라 커지게 됩니다. 하지만 쉬스 경계에서의 이온의 초기 속도는 Bohm 속도로 일정하나 시편 앞에서의 전위는 인가된 전위 크기의 에너지를 받아 sqrt(인가전위/이온질량)에 비례하게 됩니다. 하지만 에너지는 e(인가전압)이 되겠지요. 참고서적으로는 대부분의 플라즈마 관련 책자를 찾아 보면 됩니다. 혹은 참고서적으로 추천한 책을 참고하십시오