표면에 도달한 이온과 전자는 재결합하여 중성으로 변한다 이온보다 열 속도가 매우 큰 전자들은 표면에 먼저 도달하여 표면 근처 플라즈마는 양전하를 띠게 된다 이렇게 생긴 전위는 표면으로 부터 빠져 나가는 전자를 감속시키고 이온을 가속시키면서 전체 전류가 0 이 되게 한다 그 결과 표면은 플라즈마에 대해 음전위를 갖게 되는데, 다시 말해 플라즈마에 대한 음의 자기 바이어스(self-bias)가 된다. 그러므로 플라즈마는 접촉하고 있는 어떤 표면보다도 항상 높은 전위를 갖게 된다 플라즈마와 접촉하는 표면에 생기는 이러한 양전하 공간을 플라즈마 쉬스(Plasma sheath) 라고 한다. 쉬스(Sheath)는 음전하가 거의 없는 양전하 영역이며, 그 두께는 전자밀도가 무시할 수 있는 영역, 또는 Vs로 전위가 ..

하전입자가 중성원자와 너무 많이 충돌하게 되면 입자의 운동이 전자기 힘이 아닌 보통의 유체 역학적인 힘에 의해 결정이 되는데, 이러한 조건에서는 플라즈마가 집단적인 행동을 할 수 없게 되어 플라즈마 처럼 행동하지 않는다 중성 입자들의 밀도: \( n_n \) 전자 밀도: \( n_e \) 이온의 밀도: \( n_i \) 준중성 상태에서 \( n_n \approx n_e = n_i = n \) (Plasma 밀도) \( \lambda_D \ll L \) \( N_D \ll 1 \) \( \omega_p \tau > 1 \) \( \tau \): 충돌과 충돌 사이의 평균시간 값

플라즈마가 전기적으로 준 준성이지만 디바이 길이 보다 작은 길이에서는 전기적인 중성이 약간 벗어날 수 있고 이로 인해 전기장 섭동이 생길 수 있다. 전자 질량이 가볍기 때문에 이러한 전기장 섭동에 전자는 이온 보다 빨리 반응한다. 섭동에 대한 이러한 전자의 반응은 진동으로 나타나는 데 이를 플라즈마 진동이라고 하며, 이때의 진동수를 ‘플라즈마 진동수’ 라고 한다. 푸아송 방정식: \( \nabla \cdot \mathbf{E} = -\frac{\rho}{\varepsilon_0} \) 전기장: \( \frac{dE_z}{dz} = -\frac{e n_e}{\varepsilon_0} \), 따라서 \( E_z = -\frac{e n_e z}{\varepsilon_0} \) 전자에 대한 힘의 방정식: \( ..

플라즈마 내에 전기장이 생기면(정전하가 삽입된다면) 국부적인 전기장을 차폐하기 위하여 가볍고 운동성이 좋은 전자가 먼저 모아져 전기적으로 준중성 상태를 유지한다. 이때 모이는 전자의 두께가 거의 \( \lambda_D \)로 되어 전위의 변화는 거의 이 범위에서 일어나므로 그 속에서는 전장이 강하고 그 외부에는 전장이 약하다. 그러므로 디바이(Debye) 길이는 플라즈마의 전기적 중성의 성질이 깨지는 영역의 길이를 의미한다. 양전하 q가 전기적으로 중성인 플라즈마에 삽인된 경우 전하는 자유 공간에서 다음과 같은 전하를 만든다. \( \Phi_0 = -\frac{q}{4 \pi \varepsilon_0 r} \) (r: 전하로부터의 거리) 푸아송 방정식: \( \nabla^2 V = -\frac{\rho}..

이온화 정도 (Degree of ionization) 플라즈마 종류 압력(Torr) n ni(cm-3) 이온화율 증착/식각 1 1016 1010 10-6 활성이온식각 (Reactive Ion Etching) 10-2 1014 1010 10-4 마그네트론 스퍼터링 10-3 1013 1011 10-2 전자사이클로트론 공명장치 10-3 1013 1012 10-1 임계 이온화 값 ( critical ionization) 이온화 정도가 임계이온화 값보다 크면, 하전입자들은 이온화된 기체와 같이 행동한다. Plasma 온도 플라즈마에서 Te(전자온도)는 수만도이지만 전자밀도 ne는 약 1010cm-3 정도이며. 대기압에서의 기체밀도는 약 2.7X1019cm-3이다. 따라서 밀도가 낮고 전자의 열 용량이 작기 때문에..