Plasma in general 플라즈마의 직진성에 관해 질문드립니다.
2020.02.28 15:10
안녕하세요. 석사과정생인 최하림입니다.
늘 좋은 답변남겨주셔서 감사드립니다.
마이크로 웨이브 플라즈마 방식으로 ion gun에서 수소 플라즈마를 생성시키고 process chamber까지 나오는 전하들을 이용하여 2d물질 표면에 수소를 흡착시키는 실험을 진행하고 있습니다.(샘플은 [Si/SiO2/2d박막] 이러한 구조입니다.) (ion gun에서 process chamber에 있는 샘플까지의 거리는 약 10cm정도입니다.)
그런데 2d물질 샘플을 ion gun과 마주보지 않은 상태로 샘플에 back gate voltage를 걸어주면 샘플 표면에 수소처리가 됩니다 ( back gate voltage는 +100V, -100V 둘다 걸어주었는데 두 경우 모두 수소가 흡착된 데이터를 얻었습니다.)
참고로 마주보지 않은 상태로 back gate voltage를 걸어주지 않으면 샘플 표면에 수소처리가 되지 않습니다.
제가 생각하기로는 positive back gate voltage를 걸어주면 그 샘플 주변에 전기장이 형성되어 전자가 힘을 받아 주변의 중성가스인 H2와 충돌하여 이온화되어 샘플에 흡착된다거나, negative back gate voltage인 경우에는 +를 띄는 ion이 끌려온다고 밖에 예상하지 못했습니다
ion gun에서 나오는 전하들이 직진성을 가지고 있는 것은 알고 있지만. back gate voltage를 걸어줌으로써 그 전하들이 휘어서 샘플에 흡착되는 것이 가능한가요?
process chamber에서 전하들의 움직임이나 electrical potential에 의한 전하들의 움직임에 관련된 논문이나 게시글이 있는지 여쭤봐도 될까요?
감사합니다.
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소재 표면 처리에 수소 플라즈마를 사용하고 있군요. PMI라 하여 플라즈마-재료 반응이라 해서 많은 연구가 진행되는 것으로 알고 있습니다. 먼저 수소 플라즈마의 충돌 반응 (rate constant) 자료를 찾아 수소 플라즈마에서 생성되는 이온종, 라디컬종, 여기종 등의 정보를 찾아 보세요. 이들 모두 표면 처리에 에너지, 화학 반응 등의 요소 인자로서 작용할 수 있기 때문입니다. 아울러 플라즈마에는 하전 입자들과 중성 입자들이 존재하므로, 전기장을 따라서 하전 입자들이 운동을 할 수 있겠고, 이들 거동을 방해하는 인자는 충돌일 수 있겠습니다. 이즐 종합하면 직진성에 대한 해석과 표면에 도달하는 입자 종을 예상해 볼 수 있겠습니다. 다만 반응율을 계산하기 위해서는 좀 더 물리적 고찰이 필요해 보입니다. 이를 위해서는 gun 에서 방출되는 ion flux에 대해 공부가 필요해 보입니다. .