앞으로 진공증착에 대해서도 포스팅 해볼려고 합니다.
그래서 오늘은 증착에 기본이라고 할수 있는 플라즈마 (Plasma)에 대해서 알려드리려고 합니다.
플라즈마란?
우리는 과학시간에 물체의 3상에 대해서 배웁니다.
고체, 액체 그리고 기체를 애기합니다.
플라즈마는 제 4상이라고 합니다.
고체를 가열하면 액체, 더 가열하면 기체, 기체를 더 가열하면 플라즈마 (Plasma)가 됩니다.
플라즈마 (Plasma)의 정의는 전자와 양전하를 뛰는 양이온 분리된 상태를 애기합니다.
플라즈마 (Plasma) 생성 메커니즘
전자가 충분한 가속력을 얻어 기체 원자와 비탄성 충돌을 하기 되는 경우 총 운동 에너지가 감소할수 있습니다.
이때 기체 원자는 충돌로 인한 에너지를 전달 받아 전자를 여기 시킬수 있으며 여기된 전자는 다시 본 궤도로 돌아오면서 빛을 방출합니다. (이완)
우리가 플라즈마 (Plasma)를 볼때 빛을로 보이는 이유가 이때문입니다.
전자의 여기에 필요한 에너지 보다 더 높은 에너지가 가해지면 기체 원자에서 전자가 분리되는 이온화가 이루어집니다.
**이온화 (Ionization)
방전을 일으키고 유지하는데 가장 주요한 과정입니다.
기체 원자 전자와 충돌하여 양이온과 전자로 분리되는 과정입니다.
방전 가스로 사용되는 Ar (아르곤) 가스를 예들어 보겠습니다.
아래 그림처럼 하나의 아르곤 원자와 충돌하여 이온화를 시키면, 전자가 2개가 되어 전자가 증식됩니다.
이렇게 생성된 2개의 전자가 또 따시 다른 아르곤 원자와 충돌하여 다시 전자가 발생합니다. (2차 이온화)
이온화 과정이 반복되면서 전자의 개수는 증폭되며 방전을 유지시킬수 있습니다.
이온화 반응은 전자와 원자 충돌뿐만 아니라, 원자끼리의 충돌에서도 이루어집니다.
** 여기 (Excitation) - 여기된 상태의 원자를 *표 표기
전자가 기체 원자와 충돌 or 원자끼리 충돌할 때, 에너지가 기체 원자를 이온화 시키기에 부족하면 내부의 전자를 더 놓은 에너지를 가진 궤도로 이동시킬수 있습니다.
이렇게 전자가 본래 궤도에서 바깥쪽 궤도로 이동하는 것을 여기라고 합니다.
** 이완 (Relaxation)
여기된 원자는 전자가 본래 있어야 할 궤도 보다 높은 곳에 있기 때문에 매우 불안정 상태입니다.
그래서 안정화 되기 위해서 다시 본래 궤도로 내려오게 됩니다.
이런 과정을 여기라고 합니다.
이때 에너지를 외부로 방출하게 되며, 에너지가 가시 광선의 파장일 때 우리는 빛으로 인식을 합니다.
플라즈마에서 관찰되는 빛이 생성 원리입니다.
** 가스에 따른 플라즈마 색상
플라즈마의 색상은 가스에 따라 고유의 색상이 나타납니다.
참고하세요 ^^
CF4: blue
SF6: white blue
SiF4: light blue
SiCl4: light blue
Cl2: whitish green
CCl4: whitish green
H2: pink
O2: pale yellow
N2: red to yellow
Br2: reddish
He: red to violet
Ne: brick red
Ar: dark red
플라즈마 (Plasma)는 우리 생활에 어떻게 응용할까?
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이상으로 플라즈마 (Plasma)에 대한 포스팅 마치도록 하겠습니다.