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01. 라디칼이란? (정의, 생성 원리 예시, 특징) [What is Radical?] 본문
지난 포스팅에선 SCCM, SLM이란 무엇인지에 대해 알아보았다.
04. SCCM & SLM 이란? 왜 이런 단위를 사용할까? (예시 포함)
1. SCCM & SLM이란? A. SCCM이란? (Standard Cubic Centimeter per Minute) 용어 그대로, ‘표준 상태에서 기체가 1분당 몇 cc가 흐르는가’를 나타내는 단위이다. (1cc=1㎤) 이때, 표준상태란 0도씨, 1atm을 의미한다.
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이번 포스팅에선 라디칼(Radical)이란 무엇인지 알아보려 한다.
* 다루는 내용 *
1. 라디칼이란? (정의, 생성 매커니즘)
2. 라디칼 생성 예시
3. 라디칼의 특징과 활용
1. 라디칼(Radical)이란?
A. 정의
- 화학적으로 하나 이상의 홀전자(Unpaired Electron)*를 가지는 원자 또는 분자
*홀전자(Unpaired Electron) : 짝을 이루지 못한 전자, 홀전자는 짝을 이루지 못하여 불안정한 상태이다. 이는 홀전자를 가진 원자/분자(=라디칼)는 안정한 상태가 되기 위해(=짝을 이루기 위해) 반응성이 크다는 것을 의미한다.
－ 라디칼은 공유결합** 분자가 쪼개지면서 발생된다.
**공유결합 : 원자들이 서로가 가진 전자를 공유하여 결합하여 분자를 형성하는 화학결합 (ex. SiH4, O2, H2)
B. 라디칼의 생성 원리 (Mechanism)
1. 공유결합 분자에 외부 힘*이 가해진다.
*외부 힘 : 보통 전기장에 의한 전자와의 충돌을 의미한다. 아래 예시를 참고하길 바란다.
2. 분자에 외부 힘이 가해지면 분자 구조가 쪼개진다. 분자 구조가 쪼개지면서
쪼개진 분자, 원자에 홀전자가 분배되어 라디칼이 생성된다.
2. 라디칼 생성 예시
- SiH3, H 라디칼 생성 예를 알아본다.
1. SiH4* Gas가 RF 전극에 유입된다. RF 전극의 전기장으로 인해 SiH4 Gas 분자에 가속된 전자가 충돌한다.
*SiH4 Gas 분자는 공유결합 분자이다.
2. SiH4 Gas의 공유결합이 깨져 SiH3분자, H원자로 분해되고 홀전자 또한 분배된다. 최종적으로 SiH3 분자, H 원자는 홀전자를 가진 라디칼 상태가된다.
3. 라디칼의 특징과 활용
A. 특징
1. 비안정성
: 하나의 홀전자를 가져 불안정한 상태이다. 따라서 다른 분자와 상호작용하여 안정적인 형태로 변환하려는 성질을 가진다.
2. 높은 화학적 반응성
: 비안정성에서 기인하는 특징으로, 다른 분자와 결합하거나, 반응을 일으키기 쉽다.
3. 자유로운 회전성
: 홀전자를 가져 자유롭게 회전한다. 이로 인해 자유전자와 비슷한 성질을 보인다.
4. 자기장에 대한 저항성
: 라디칼 회전방향과 자기장의 방향이 일치한다면 라디칼의 전자는 자기장 방향으로 이동하며, 이로 인해 목표로 하는 반응 속도가 증가할 수 있다. 반대로, 방향이 일치하지 않는다면 라디칼의 전자는 자기장 방향과 반대로 이동하여 목표로하는 반응속도가 감소할 수 있다.
B. 활용
1. 반도체 산업
: 반도체 PECVD, Etch 공정에서 라디칼의 높은 반응성을 활용하여 박막을 증착하거나, 깍아낸다.
2. 화학 산업
: 폴리머의 제조, 대기중 오염물질 제거, 화학반응 속도 개선을 위해 활용된다.
다음 포스팅에선 반도체 산업에서의 라디칼 활용에 대하여 알아본다.
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