4. plamsa temperature
- 열역학적 평형은 다음 방정식을 만족하는 경우에만 플라즈마에 존재
- 전체 플라즈마에서 완전한 열역학적 평형을 이룰 수 없음
(∵ 플라즈마 외피에서의 복사 온도 Tr이 플라즈마 벌크의 온도와 같을 수 없기 때문)
- non-LTE(Local thermodynamic equilibrium) plasma
- "전자 온도"가 non-LTE plasma에서 가장 중요한 온도
(∵직류 글로우 방전 또는 RF 여기로 생성되는 저압 플라즈마는 무거운 입자의 온도가 너무 작아 열역학적 평형 상태에서 화학 반응을 촉진하기 어렵기 때문에)
- 플라즈마 공정의 전반적인 효율과 처리 속도는 전자의 분율(plamsa density)과 전자 온도(전자가 가진 E)에 의해 결정
- Druyvesteyn distribution
- 평균 전자 에너지와 전자 온도는 E0/P(전계 강도/압력)의 함수
- Maxwellian distribution보다 더 나은 추정값 제공
=> 기체 입자↑ -> 충돌 ↑ -> 가속 받을 공간↓ -> 밀도 ↑ -> 전자 E↓
- 높은 에너지가 필요한 반응에 더 많은 수의 전자가 기여할 것으로 예측
- 플라즈마 내 전자의 압력이나 밀도가 증가하면 서로 다른 종의 온도가 평형을 이루는 경향이 있음
( ∵ 전자와 무거운 입자 사이의 상호 작용이 증가하기 때문)
5. debye length
- 플라즈마에 전기장이 생성되면, 하전된 입자가 반응하여 전기장의 영향을 줄임
- 더 가볍고 이동성이 높은 전자는 전기장을 줄이기 위해 가장 빠르게 반응
- debye shielding
- 국부 전기장의 영향을 줄이기 위한 하전 입자의 반응은 플라즈마에 준중성 특성을 부여
- debye shielding의 두께 : "debye length"
- debye sphere에서 입자의 수(ND)
- ND > 1
(플라즈마의 총체적인 특성을 충족시키기 위해)
6. plasma sheath
플라즈마와 접촉하는 표면에서 고체 표면에 도달한 이온과 전자가 재결합하여 플라즈마 시스템에서 손실됨
-> 전자의 열 속도 >> 이온의 열 속도이므로, 표면 근처에서 양전하를 띠는 플라즈마를 남김
( ∵전자가 표면에 흡착되거나 재결합함에 따라, 표면 근처의 플라즈마는 전자가 부족해짐 )
-> 표면은 플라즈마에 대해 음의 전위를 갖게 됨(self-bias)
-> 표면과 플라즈마 벌크 사이에 발생한 전위는 debye length의 두께 층에 국한됨
-> 플라즈마와 접촉하는 모든 표면 주위에 존재하는 양전하 층을 “plasma sheath”라고 함
