초록
플라즈마 반응기 내에서 입자 전하 분포가 Gaussian형태로 표현될 때 전하 분포를 가지는 입자들의 충돌에 의한 입자 성장을 discrete-sectional 모델을 사용하여 이론적으로 고찰하였다. 플라즈마 반응기 내에서 입자 성장을 분석하기 위해 monomer크기, monomer생성 속도 등의 공정 변수들을 변화시켰다. 입자 크기가 40 m이상인 큰 입자들은 플라즈마 반응기내에서 대부분이 음으로 존재하였으며 40 m이하인 작은 입자들은 음성, 중성 혹은 양으로 존재하였다 입자 충돌에 의해 입자 크기가 증가함에 따라 입자 표면적의 증가와 더불어 입자가 가지는 평균 음전하수도 증가하였다. 입자 충돌에 의해 큰 입자들이 생성됨에 따라 입자크기분포는 2개의 모드로 양분화 됐다. 본 연구의 이론 결과와 Shiratani 등 [3]의 실험결과가 비교적 잘 맞았으며 본 연구에서 사용한 모델식은 플라즈마 반응기 내에서 수 나노 크기의 입자 성장 연구에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
We used the discrete-sectional model to analyze the particle growth by coagulation of particles in silane plasma reactor, considering the Gaussian distribution function for particle charges. The effects of process conditions such as monomer size and mass generation rate of monomers on particle growth in plasma reactor were analyzed theoretically/ Based on the Gaussian distribution function of particle charges, the large particles of more than 40 nm in size are almost found to be charged negatively, but some fractions of small, tiny particles are in neutral state or even charged positively. As the particle size and surface area increase with time by particle coagulation, the number of charges per particle increases with time. As the large particles are generated by particle coagulation, the particle size distribution become bimodal. The results of discrete-sectional model for the particle growth in silane plasma reactor were in close agreement with the experimental results by Shiratani et al. [3] for the same plasma conditions. We believe the model equations for the particle charge distribution and coagulation between particles can be applied to understand the nano-sized particle growth in plasma reactor.
