질문: 안녕하세요 좋은강의 정말 잘 들었습니다.... 헌데 논문 혹은 산업체에서 DBD로 RF 13.56 MHz 가 많이 사용되고 있는것 같은데...... DBD를 꼭 저주파에서만 사용 할 수 있나요?

답변: DBD는 유전장벽방전 (dielectric barrier discharge)의 약자로, 구조적으로는 전극의 하나 이상이 유전체로 덮여있는 전극 구조를 가집니다. 그러나 플라즈마분야의 학술적 정의는 구조상 위와 같이 유전체가 전극을 덮고있고, 내부의 플라즈마 전하에 의한 메모리 효과에 의해 주파수 교번에 따라 다음 주기에서 순간적으로 전극간격내부에 전기장 (E)이 강화 (E외부 + E 내부)되면서 플라즈마가 발생되는 경우를 DBD 플라즈마라 이야기 합니다. 이러한 경우는 주로 이온의 surface charging effect가 고려되기 때문에 이온의 oscillation frequency와 유전체별 charging time이 고려되어야 합니다. 보통 microsecond 보다 길기때문에 외부 주파수가 kHz 영역에서 이러한 일이 발생합니다. 또한 이러한 메모리효과로 인하여 반 주기마다 플라즈마가 생성되고 바로 꺼지는 현상이 주로 발견되게 됩니다. 반도체공정등에서는 전극 보호와 wafer 부착을 위해 세라믹으로 전극을 코팅한 ESC (electrostatic chuck)이 많이 활용됩니다. RF (주로 13.56 MHz) 가 주로 사용되는데 구조상 유전체가 전극을 덮고 있기는 하지만 RF 주기에서는 위에 언급한 메모리 효과가 발생하지 않고 연속적인 플라즈마가 발생하기 때문에 이를 두고 DBD라고 하지 않습니다. 따라서 학술적으로는 RF-DBD 라는 말은 없습니다. 유전체로 전극을 감싸고 있어도 RF 주파수를 사용하는 플라즈마 발생 장치는 RF-CCP 범주에 속하게 됩니다.

전형적인 DBD 플라즈마의 전류 신호 (파란선). 반주기마다 플라즈마 on-off