Optical Emission Spectra of Oxygen Plasma Produced by Radio-Frequency Plasma

We investigated optical emission of oxygen plasma discharged by 13.56 MHz radio frequency (rf) by using optical emission spectroscopy (OES). Experimental measurement is done at a range of oxygen flow rate of 1$\sim$20 seem, rf power of 25$\sim$250 W, and orifice 3 and 5 mm in diameter. When oxygen plasma was generated, typical emission spectra for oxygen plasma were observed regardless of diameter of orifice. Strong atomic emission lines are observe at 776.8 an 843.9 nm, corresponding to the $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$ and $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ transitions, respectively. The emission intensity of line at 776.8 and 843.9 nm increased with increasing the oxygen flow rate and rf power. The increasing rate of emission intensity of 776.8 nm line was larger than that of 843.9 nm line. When the diameter of orifice was 3 mm, the oxygen plasma was more stably generated than orifice 5 mm in diameter.

RF 플라즈마에 의해 생성된 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼

본 연구에서는 ZnO 박막을 성장하기 위한 plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE)에 장착된 플라즈마건에 13.56 MHz의 rf 전력을 인가하였을 때 발생되는 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼을 광발광 분광기(optical emission spectroscopy: OES)를 이용하여 조사하였다. 실험은 산소 가스 유량을 1 sccm에서 20 sccm, rf 전력을 25W에서 250 W 범위에서 플라즈마건의 오리피스의 직경을 각각 3 mm 와 5 mm로 달리하여 행해졌다. 산소 플라즈마를 발생시켰을 때 오리피스의 직경에 상관없이 전형적인 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼이 관측되었다. 특히 776.8 nm와 843.9 nm에서 $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$, $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ 천이에 기인하는 강한 산소 원자 발광선이 관측되었다. 산소 유량과 rf 파워가 증가함에 따라 776.8 nm와 843.9 nm의 발광 세기는 증가하였고, 776.8 nm의 스펙트럼 발광 세기의 증가율이 843.9 nm의 스펙트럼 발광 세기 증가율보다 컸다. 또한 오리피스 직경이 3 mm일 때가 5 mm일 때보다 산소 플라즈마가 더 안정적으로 발생하였다.