The Analysis of Nitrogen Plasma Using One-dimensional Self-consistent RF Fluid-Model

$N_2$ has been one of the most useful gases in industrial application, for example, plasma ashing, surface cleaning and decomposition of pollution gases. In order to clarify $N_2$ plasma properties and increase practical applications, many experimental and theoretical investigations have been carried out until now on. In this papa, we examined the characteristics of $N_2$ RF Plasmas using one-dimensional fluid model. $N_2$ plasmas showed a double-layer structure in both sheath regions as the power source voltage becomes higher. Generally, a double-layer structure should be showed in electro-negative plasmas, but not in electro-postive plasmas such as $N_2$ discharge. However, most electrons in $N_2$ plasmas lost their energy by many excitation reactions in the near of both electrodes where electron collisions were actively executed and such continuous reactions during an RF period made this structure strong with increase of the power source voltage. The dependence of $N_2$ plasma properties on pressure was also discussed.

유체 모델을 이용한 질소 플라즈마의 특성 분석

질소는 안정한 가스로서 잘 알려져 있지만, 해리, 여기, 선리 등의 반응이 일어나기 시작하면 활성도가 높아지게 되고 오랫동안 유지되는 특성을 갖고 있다. 이러한 반응 및 전송과정을 이용하는 예가 많은 분야에서 볼 수 있다. 현재 질소 가스만의 특성 분석 연구에 관한 보고는 상당히 부ㅈㄱ하며 이러한 부분에 대한 연구가 필요하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 질소 플라즈마의 특성을 상세하게 이해하기 위해, 용량 결합형 프라즈마의 1차원 유체 모델에 의한 시뮬레이션을 행하였다. 하전입자의 밀도, 공가 전계 및 전자 에너지 등의 기본적인 움직임을 혹인하고, 전기적으로 정의 가스에서는 발생？ 않는 전기적 이중층의 형성을 분석하였다. 또한 전원 전압을 300∼700 [V] 로, 압력을 0.2∼2.0 [Tow] 로 변화시켜, 그에 따른 플라즈마를 구성하는 각 입자들의 특성을 고찰하였다.