离子轰击对界面的影响

离子轰击对界面的影响1离子轰击对界面的影响离子轰击对膜基界面的影响:当膜材原子开始沉积时，离子轰击对基片和镀层交界面会产生几点影响：1．物理混合，2．增强扩散，3．改善成核模式，4．优先移除掉松散结合的原子，5．改善表面复盖度增加了绕射性。1．物理混合这一混合可使膜基界面形成“伪扩散层”。这是由于离子镀膜的膜基界面存在基片元素和膜材元素的物理混合现象。因为高能粒子注入，被溅射原子的被溅射以及表面原子的反冲注入都将引起近表面区的非扩散型的混合，这种混合效果将有利于形成“伪扩散层”界面。这对提高膜基界面的附着强度是十分有利的。直流二极型离子镀、银膜与铁基界面间可形成100nm的“伪扩散层”。磁控溅射离子镀在铜基片上镀铝膜时可形成1～4μm的“伪扩散层”舅而且负偏压越高，这种混合作用越大。2．增强扩散近表面区的高缺陷浓度和较高的温度会提高扩散率。由于表面是点缺陷，小离子有偏析表面的倾向，离子轰击有进一步强化表面偏析的作用并会增强沉积原子和基片原子的相互扩散。由于这种作用，离子镀还能使金属材料表面合金化。利用磁控溅射离子镀技术在碳钢(A3)基片上沉积镀膜时，当基片偏压为-1500时，镀膜中出现了A13Fe4和Al5Fe2相；当基片偏压为-2000V时，镀膜中出现了Al13Fe4和Al5Fe2以及AIFe等三个相。3．改善成核模式原子凝结在基片表面上的特性由它的表面的相互作用及它在表面上的迁移特性所决定。如果凝结原子和基片表面之间没有很强的相互作用，原子将在表面上扩散，直到它在高能位置上成核或被其它扩散原子碰撞为止。这种成核模式称非反应性成核。一般说来，这种成核模式会造成核与核的间距增大，即形成一个一个的晶核。核在一起生长的过程中，核与核的间隙会形成界面气泡，从而引起非浸润型生长。j直到这些核达到一定的大小，才开始生长到一起，这已经由电镜观察得到证实。4．优先移除掉松散结合的原子离子轰击对界面的影响2表面原子的溅射决定于局部的结合状态。对表面的离子轰击更有可能溅射掉结合较为松散的原子。这种效果在形成反应十二扩散型的界面时更为明显；例如，通过溅射镀膜的方法在硅片表面上沉积铂，而且再溅射掉过量的铂，从而可以获得纯净的铂一硅膜层。这—工艺过程就是一个明显的例证。5．改善表面复盖度增加了绕射性离子镀具有绕射性的主要原因是工作气压较高，蒸发原子受到气体原子的碰撞使散射作用增强的结果。但是离子轰击的作用对其产生的良好绕射性也是不可忽视的。，因为在普通的真空蒸镀中，如果蒸发到较高的气压将造成蒸气相在空间成核，结果会以细粉末的形式沉积，而在离子镀的气体放电中，气相成核的粒子将呈现负电位受到处于负电位的基基片的排斥。