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..

속박되지 않은 전자와 이온이 존재하는 상태에서 전기장을 가하면 전류가 흐릅니다. 이는 전자와 이온이 자유롭게 움직일 수 있기 때문입니다. 플라즈마의 전기 전도도는 고체와 달리, 온도가 증가함에 따라 더 높아집니다. 예를 들어, 온도가 1,000만 도 이상일 때는 구리와 같은 수준의 전기전도도를 가질 수 있습니다. 자기장 중에 전류를 흘리면, 플라즈마는 자기장 방향과 직각으로 원운동을 하게 되고, 이를 통해 플라즈마를 한쪽으로 고정시킬 수 있습니다(트랩). 플라즈마를 원하는 곳에 집중시키면 플라즈마의 밀도가 높아지고, 이에 따라 전기 저항이 낮아집니다. 그 결과, 전압을 높이지 않고도 높은 밀도의 플라즈마를 생성할 수 있습니다. 이 상태에서는 분자나 원자를 여기시키거나 전리시킬 수 있습니다. 플라즈마의 사..