Plasma, Radical(플라즈마와 라디칼)

반도체를 공부하면서 아주 중요하게 다루는 내용 중에 하나가 플라즈마라고 생각합니다.

플라즈마를 이용한 공정이 많은 것 같아요!

 

오늘은 플라즈마와 라디칼에 관해서 간단하게 배워보도록 하겠습니다.

 

플라즈마란 무엇일까요?

    고체 → 액체 → 기체 → ??

    바로 PLASMA입니다! 기체(원자)를 분해해서 만들어지는 게 플라즈마입니다.

 

반도체공정에서는 플라즈마를 인위적으로 생성합니다. 그래서 Glow Discharge라고도 불립니다.

 

우리는 플라즈마를 만들기 위해 열을 가하거나, 어떤 힘을 줘서 원자끼리 부딪치게 합니다. 

이때 분해되는 것은 이온, 전자, 라디칼 이렇게 세 가지가 있습니다.

 

이온과 전자는 흔히들 들어봐서 알지만 라디칼은 뭘까요?

 

예시로 설명드릴게요.

OH를 봅시다.

산소의 최외각 전자(6) + 수소의 전자(1) + 외부 전자(1) 해서 8개를 채워 안정한 상태를 만들죠. 

그럼, OH자체는 -성질을 띄게 됩니다. 이를 이온이라고 부릅니다.

 

라디칼은 산소의 최외각 전가(6) + 수소의 전자(1) 이렇게만 가지고 있어서 최외각 전자가 7개인 불안정한 상태를 의미합니다.

그럼 전자 하나의 자리를 채우기 위해 화학반응을 하게 됩니다. 

 

CH4를 봅시다.

원래 안정한 결합상태인 CH4가 외부의 힘에 의해 CH3와 H로 분해된다고 생각해 봅시다. 

 

이온 : (두 번째 그림) H의 전자를 CH3이 가져가서 최외각 전자를 8개로 채워 안정한 상태를 만들었습니다.

즉, H는 +성질을 띄고 CH3은 -성질을 띄게 됩니다.

 

라디칼 : (세 번째 그림) H의 전자는 그대로 가지고 있고, CH3도 최외각 전자기 7개로 분해되었습니다. 

즉, H와 CH3는 이온의 성질을 띄지 않습니다. 대신, 최외각 전자가 채워져 있지 않기 때문에 불안정하여 화학결합을 하기 쉬운 형태가 되는 거죠. 

 

결론!!

중요한 것은 라디칼은 이온의 성질을 띄지 않는다는 것입니다. 최외각 전자가 채워지지 않은 불안정한 상태여서 화학반응을 유발한다는 것이 중요합니다!!