Bagaimana Cara Membangkitkan Plasma ?

Plasma dapat dibangkitkan di dalam laboratorium dengan cara memanaskan gas atau menggunakan medan elektromagnetik yang sangat kuat, seperti listrik tegangan tinggi. Energi tersebut akan digunakan untuk mengurai molekul atau atom gas menjadi partikel bermuatan. Misalnya, uap air (H₂O) yang dipanaskan lebih dari 100.000 ⁰C akan berubah menjadi molekul H₂ dan O₂, yang selanjutnya terionisasi menjadi ion hidrogen dan elektron (H₂ → H⁺ + H⁺ + 2e), pada kasus molekul H₂. Contoh lainnya yaitu pada peralatan reactive ion etching (RIE) untuk etsa (etching) permukaan silikon. Ketika gas CF4 diberikan medan elektromagnetik yang kuat (sekitar 1000 volt), gas CF₄ akan terurai menjadi e + CF₄ → CF₃⁺ + F + 2e, yang selanjutnya atom F akan dimanfaatkan untuk etsa silikon. Selain dari sumber energinya, pembangkitan plasma juga tergantung dari tekanan ruang eksperimen. Semakin rendah tekanannya, maka semakin mudah untuk membangkitkan plasma.

Gambar 1 memperlihatkan ilustrasi dari lucutan pada dua buah elektroda paralel untuk membangkitkan plasma. Kedua elektroda tersebut diisi gas bertekanan rendah dan diberi tegangan tinggi AC (alternating current) berfrekuensi RF (radio frequency). Ketika tegangan diberikan ke elektroda, maka elektron dari katoda – elektroda yang bermuatan negatif – akan bergerak ke anoda – elektroda yang bermuatan positif. Saat menuju ke anoda, elektron akan bertumbukan dengan molekul-molekul gas dan mentransfer energinya melalui proses ionisasi. Semakin tinggi nilai tegangan yang berikan, maka semakin banyak elektron-elektron yang bergerak menuju anoda sehingga proses ionisasi semakin sering terjadi dan terbentuklah plasma pada kedua elektroda tersebut. 

Gambar 1. Ilustrasi pembangkitan plasma menggunakan listrik tegangan tinggi.

Tidak semua nilai tegangan dapat membangkitkan plasma, hanya nilai tegangan tertentu yang dapat membangkitkan plasma. Nilai tegangan minimum yang dibutuhkan untuk membangkitkan plasma disebut tegangan dadal (breakdown voltage). Nilai tegangan dadal tergantung pada jarak antar elektroda, tekanan gas dan jenis gas yang digunakan. Nilai tegangan dadal akan semakin rendah, jika tekanannya semakin rendah pula. Sampai suatu titik optimum tertentu, nilai tegangan dadal yang dibutuhkan akan bertambah secara bertahap walaupun tekanannya semakin rendah. Begitu pula dengan jarak antar elektroda, semakin dekat jaraknya maka semakin rendah nilai tegangan dadalnya.