第四章-离子镀膜

离子镀膜与离子束沉积定义•什么是离子镀膜？•离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或者反应物沉积在基片上。特点：1.把气体的辉光放电、等离于体技术与真空蒸发镀膜结合在一起2.提高了镀层性能3.扩充了镀膜技术的应用范围兼有真空蒸发和真空溅射的优点外，附着力强、绕射性好、材料广泛一、原理1、过程高本底真空度低压惰性气体高压放电镀材蒸发、离化、加速、沉积2、离化率vvvEnW=被电离的原子数占所有蒸发原子数的比例（％）离化率↑，活化程度↑2.1中性粒子能量——由温度决定vvkTE23=iiiEnW=2.2离子能量——由加速电压决定iiUeE=vvvviivviEnEnEn)()(+=+=ε2.3表面能量活度系数——由温度决定IfniEinvEvvivivinnTUkTeUvviiviCEnEnWW===≈23ε表4－3p1093、成膜条件——沉积与溅射MNnAmetalμρ=蒸发沉积速率溅射剥离速率ejYnsj=二、特性1.方法特点¾附着性好－表面清洗；沉积＋溅射¾密度高－离子轰击，形成致密结构¾绕射性－离子运动；散射¾材料范围宽¾易于化合－活性增加¾速率高¾主要用于金属表4－1p1062、离子轰击作用•对基片表面¾离子溅射清洗清除吸附气体、溅射掉表面物质、发生反应¾产生缺陷能量传递IfEs25eV,defectsform.isisisEmmmmE2)(4+=¾结晶学破坏－形成非晶态¾气体渗入¾表面成份变化－择优溅射¾形貌变化¾温度升高2、离子轰击作用•对界面的影响¾物理混合－沉积＋溅射→“伪扩散层”¾增强扩散¾改变成核方式¾溅射效应¾改善覆盖度2、离子轰击作用•对薄膜生长¾消除柱状晶粒¾降低薄膜内应力¾增加反应程度和速度三、离子镀类型•源的汽化方式–电阻–电子束–空心阴极–高频感应–弧光放电三、离子镀类型•离化方式–辉光放电–电子束–热电子–离子源–弧光放电Ionselection三、离子镀类型1.直流二极型‹辉光放电‹较高气压－电阻加热‹电子束－差压板‹离化率低－2%‹绕射性好方法－表4－42.三极和多极型•直流放电•低能电子•大电流（数十安）、低电压（200V）•离化率提高－10％•低气压－10－3Torr3.活性反应蒸镀（ARE）•加入反应气体•运用差压板分隔真空腔－蒸镀室、电子枪室•低温镀膜•便于调节•所有金属和化合物•快速沉积4.电弧放电型（ADIP）•高真空—10－6Torr•弧光放电蒸发金属•高离化率－80％•低温沉积5.空心阴极放电型（HCD）•热阴极离子电子束数十eV，数百A•高离化率＋大量中性粒子•工作压力宽10－1－10－4Torr6.射频放电型（RFIP）•内部分区蒸发区、离化区、离子加速区•较高离化率，较低工作压力•易于反应离子镀•基板温升低•绕射性差•多弧离子镀•磁控溅射离子镀离子束沉积•利用离化的粒子作为蒸镀物质，在较低的基片温度下形成薄膜。金属离子照射固体表面的效应：沉积；溅射；注入离子束沉积方法：1.直接引出式2.质量分离式3.部分离化式（离子镀）4.团簇式5.离子束溅射调节参数•离子种类•离子能量•离子电流大小•入射角•束斑大小•离子比例•基片温度•真空度作业1.离子镀膜的定义2.离子镀膜的条件（公式）3.离子轰击的作用（三个方面）