Plasma Simulation
모든 시뮬레이션이 그렇듯이, 플라즈마 시뮬레이션 또한 컴퓨터를 이용하여, 실제 기기에서
일어나는 현상을 예측해서, 제품을 개발하기 전에 미리 전산 모사를 함으로써원가를 절감하고, 플라즈마가 발생할 때의 물리적 성질을 연구하는 것이
그 목표라 고 할 수 있습니다.
Simulation of Laser Wake-Filed, Electric Hall Thruster, Tokamak, Semiconductor Etching Process, and Plasma Display Panel(PDP).
Plasma Sources(ICP)
유도결합형 플라즈마(ICP)는 낮은 압력에서 높은 전자 밀도를 생성할 수 있어 식각(etching), 박막 증착
(deposition) 등의 반도체 소자 제조 공정에 널리 사용되는 장치이다. ICP의 간단한 원리는 반응 용기(chamber)
밖에 위치한 코일형태의 안테나에 전류를 흘려 안테나 주위에 자기장을 발생시킨다. 발생된 자기장에 의해
chamber 내부에 유도 전기장이 발생하게 되며, 이 전기장에 의해 전자가 가속되어 플라즈마가 발생, 유지하게 된다.
본 연구실에서는 ICP 및 450mm급 wafer 가공을 위한, 고효율 고균일 플라즈마를 생성하기 위해 chamber 외부에
전자석을 설치한 자화 유도결합형 플라즈마(Magnetized ICP) 발생 장치에 대한 연구가 진행 중이다.
진행중인 과제
지식경제부, 2010.11 ~ 2015.10 『스마트 전력기기 연구센터 에너지인력양성사업』
Plasma Sources (CCP)
용량성 결합 플라즈마(CCP)는 평행평판 사이에 유전체가 끼어있는 형태를 가지는 플라즈마 발생 장치이다.
플라즈마 밀도는 대략 1016 cm-3 정도로 그다지 높지 않지만 비교적 간단하게 대구경 플라즈마를 uniform하게
만들 수 있다는 장점이 있다. 대면적에서 식각(etching), 박막 증착(deposition) 등이 가능하여 반도체 소자 및
박막형 Si계 태양전지 제조 공정에 널리 사용되는 장치이다.
본 연구실에서는 태양전지 및 평판 디스플레이 장치 등에 사용되는 Si 박막을 대면적에서 단시간에 균일하게
증착하기 위한 CCP system 개발 및 CCP discharge를 이용한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Dposition)에 관한 연구를 진행하고있다.
진행중인 과제
LG전자 생산성 연구원(평택), 2010.01 ~ 2011.12 『PECVD shwehead hole 구조 최적화 및 plasm Simulation』
Atmospheric Pressure Plasma
대기압 플라즈마(APP)는 상대적으로 높은 압력인 1기압(=760 torr)에서 플라즈마를 발생시키는 기술이다.
대기압 플라즈마를 ICP, CCP, PDP 등과 비교하면, 대기에 존재하는 다양한 종들의 기체 때문에 어렵게 발생시킨
플라즈마를 안정되게 유지시키는 방법이 더욱 어렵지만 plasma chamber라는 공간적 제약에서 완벽히 벗어나기
때문에 다양한 응용분야에 적용이 가능해 졌다. 대기압 플라즈마를 발생시키기 방법은 크게 두가지로 나누어 진다.
구조적 차이와 인가전압에 따른 차이에 따른 플라즈마로 나누어 지며, 구조적 차이는 ICP나 CCP와 같이 유전체
및 유도전류를 이용한 DBD방전과 유전체가 없는 Bare Electrode에서 플라즈마를 발생시키는 방법이 있고,
인가전압은 수십 Hz에서 수 GHz까지 다양한 주파수의 Sine파 및 Pulse파가 있다. 또한 플라즈마의 안정적인
유지를 위하여 nano-second scale의 pulse파를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방법이 있다.
본 연구실에서는 대기압 플라즈마를 발생시키는 새로운 source를 개발하는 연구와 개발된 대기압 플라즈마를
이용하는 응용연구를 병행하여 진행하고 있다.
진행중인 과제
『교육과학기술부, 2010.05 ~ 2013.04 『기능성 상압 마이크로 플라즈마소스 개발 및 응용연구』
지식경제부, 부산대치전원-연세대 공동연구 2010.01 ~ 2014.12 『항암제 및 골다공증 치료제 개발』
PDP (Plasma Display Panel)
PDP는 0.1 ~ 1 mm 정도의 micro space에서 Ne, Xe등과 같은 8족원소기체를이용하여 방전을 시키는 DISPLAY
장치이다. DBD(Dielectric Barrier Discharge)를 이용한 PDP는 플라즈마에서 발생되는 에너지를 이용해 형광체에서
빛이 나오도록 유도한다. PDP는 형광체를 통해 빛이 내는 자발광 장치로, 색이 부드럽고 자연광에 가까워 사람이
PDP를 시청 할 경우, 눈이 느끼는 피로감이 덜 하다.
본 연구실에서는 고효율, 고신뢰성 PDP 개발에 관한 연구를 하고 있으며, 옥외 Display를 위한 양면 Display 장치
개발과 PDP 제조기술을 바탕으로 의료용 x-ray detector readout 을 위한 광원 개발도 진행하고 있다.
진행중인 과제
LG전자 PDP 사업부, 2011.04 ~ 2012.03 『고성능, 저전력 패널 설계를 위한 High Xe패널의 구동 및 효율특성연구』
지식경제부, 경북대 공동연구, 2008.06 ~ 2012.05 『21세기 프론티어 차세대정보디스플레이 기술개발사업』
전기연구원(KERI), (협의중) 『X-ray Sensor readout용 광원개발』
Arc Discharge Plasma
Arc Plasma는 저온 글로우 플라즈마에 비해 상대적으로 높은 압력, 높은 전력밀도 환경에서 생성되며 통상 수만도 이상의 높은 기체온도를 가진다. 극한 환경에서 가능한 신물질 합성, Spray coating, toxic waste treatment, 고 휘도 광원 등에 적극적으로 이용되고 있으며, 전통적으로 용접및 후판절단등 산업적으로 넓은 응용분야가 있다.
본 연구실에서는 1 A ~ 30 A급 Arc Plasma Torch를 개발하여, 플라즈마 진단연구를 진행하고 있으며, 특성분석을 바탕으로 절단면 향상과 Torch의 수명향상을 위한 연구를 진행하고 있다. 또한, Micro Arc 방전을 이용한 고속 방전가공(high-speed EDM) 등 에 대한 연구를 진행하고 있다.
진행중인 과제 지식경제부, ㈜Spaceone 공동연구, 2011.04 ~ 2012.03 『플라즈마 자동절단시스템 개발』 |