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축전 결합 플라즈마의 전자 가열 및 수송 메카니즘에 관한 연구 : Studies on electron heating and transport mechanism in capacitive coupled plasma 원문보기


유신재 (Korea Advanced Institute of Science and Technology Dept. of Physics 국내박사)

초록
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본 연구는 축전결합 플라즈마에서 명확히 정립되지 않은 전자가열 및 수송에 대한 연구로서, 간략하게 요약하면 다음과 같다. 축전결합 플라즈마에 인가되는 주파수를 변화시킴에 따라, 플라즈마의 파워소모 모드의 전이를 발견하였다. 구동주파수가 낮은 영역에서는 대부분의 파워가 이온에 의해 소모 되는 반면, 구동주파수가 높은 영역에서는 대부분의 파워가 전자에 의해서 소모됨을 발견하였다. 자기장과 가스에 의한 전자 및 이온 에너지소모 경향은 자기장의 세기기 클수록, 가스의 크기가 클수록 전자에 의한 파워소모가 증가하는 것으로 나타났으며, 이온에 파워소모는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 간단한 회로 모델링고 PIC simulation을 이용하여 이를 이론적으로 재현할 수 있었으며, 이러한 축전결합플라즈마의 성질의 발견은 높은 주파수와 자기장 등을 이용한 효율적인 플라즈마 발생연구에 초석이 될 수 있다. 자기장이 걸린 축전결합 플라즈마에서, 자기장에 따른 sheath의 길이가 모순되게 관측되었다. 자기장이 증가함에 따라 전자밀도가 감소함에도 불구하고, sheath의 길이는 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 자기장에 횡방향의 전자밀도 변화를 고려하지 않은데서 오는 모순임을 probe의 spatial resoved measurement를 통해 알 수 있었다. Non-uniform etching 이나 charging에 의해 추측만 되어왔던 ExB 방향의 플라즈마 shift 전기탐침을 이용하여 측정하였다. 가스의 압력과 인가되는 전압에 따라 플라즈마 shift의 특성을 알아보았다. 비교적 높은 압력(300 mTorr)에서 자기장에 의해 낮은 에너지의 전자들이 냉각되는 것을 EEDF 측정을 통해 발견하였다. 이는 Ramsauer effect에 의해 중성 원자와 충돌이 적은 낮은 에너지의 전자들이 자기장에 의해 gyro-motion을 받게 되고, 이에 따라 rf electric field로 부터 받게 되는 electron heating이 비효율적으로 되기 때문이다. Electron kinetics를 이용한 이론적인 해석을 통해, 이러한 전자 냉각을 재현 할 수 있었다. 매우 낮은 압력에서 지금까지 발견했던 전자분포와는 사뭇 다른 형태의 전자분포함수를 발견하였다. 이 전자분포함수는 낮은 에너지 영역에서 매우 강한 전자 가열을 내포하고 있으며, 이 강한 전자가열은 낮은 압력에서 bouncing motion을 하는 전자의 resonant heating characteristic를 이용하여 설명할 수 있었다. 플라즈마에 자기장을 증가시킴에 따라, electron의 non-local property가 사라지고 local property로 전이됨을 BEDF의 spatially resoved measurement를 통해 알 수 있었다. 이러한 결과는 자기장이 전자의 coodinates space에서의 운동은 방해하는 반면에 energy space에서의 운동은 더욱 촉진시키는 성질에서 오는 것이다. 전자의 non-local property를 이용하여 grid가 부착된 전자온도 및 밀도 ...

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The research presented here focuses on the study of phenomena associated with the rf power absorption, electron heating and transport in local or non-local regimes. To investigate the study rf current-voltage monitoring system and rf-compensated Langmuir probe system are developed. Experiment has pe...

주제어

#Electron  #Heating  #Plasma  #전자가열  #축전결합  #플라즈마 

학위논문 정보

저자 유신재
학위수여기관 Korea Advanced Institute of Science and Technology
학위구분 국내박사
학과 Dept. of Physics
발행연도 2005
총페이지 x, 138p.
키워드 Electron, Heating, Plasma, 전자가열, 축전결합, 플라즈마
언어 eng
원문 URL http://www.riss.kr/link?id=T10648580&outLink=K
정보원 한국교육학술정보원

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