離子束技術(shù)及其應(yīng)用

1、離子束技術(shù)及其應(yīng)用合肥研飛電器科技有限公司一離子束技術(shù)簡介1離子源構(gòu)成及原理如圖 1 所示，在一個真空腔體中, 用氣體放電產(chǎn)生一團等離子體，再用多孔（縫）引出電極將等離子體中的離子引出并加速形成離子束。圖 1 離子源構(gòu)成原理示意圖。圖 2 單孔引出電極構(gòu)成原理示意圖。2離子束的品質(zhì)因素引出電極的單孔構(gòu)成原理如圖 2 所示，它決定了離子束的品質(zhì)因數(shù)， 即導流系數(shù)（設(shè)計最佳化）、能耗、運行氣壓和氣體效率。其中導流系數(shù)由下式?jīng)Q定：JcD 22eZ20D3/2Pmax39M(A/V)2d4V03離子源的分類主要按等離子體產(chǎn)生的方法來分：有極放電，主要包括：考夫曼、潘寧、佛里曼 (Freeman) 、雙

2、壓縮、雙潘寧、射頻容性耦合離子源；無極放電，主要包括：微波 ECR、射頻感性耦合（ ICP）離子源；其它離子源，例如：束等離子體離子源。二離子束輔助沉積薄膜技術(shù)1離子束輔助的重要性A 新的挑戰(zhàn) :隨著有機光學元件基片材料的采用和光纖通信工業(yè)應(yīng)用中提出了更高的技術(shù)要求，以及提供相應(yīng)的多層光學涂層薄膜，越來越需要發(fā)展新工藝。B 蒸發(fā)鍍的局限性 :雖然蒸發(fā)鍍是光學涂層的主要制備方法， 但它不能滿足更高的致密性要求、改善機械性能和產(chǎn)品的快速生產(chǎn)等方面的要求。2離子輔助沉積眾所周知，引入離子輔助沉積， 在一定程度上能夠改善熱蒸發(fā)沉積薄膜的持久性和穩(wěn)定性方面的性能。 這種工藝的功能已經(jīng)在材料等許多領(lǐng)域被證

3、明， 當然它不一定能滿足一些涂層應(yīng)用的特殊要求。 市場上可以買到的離子源僅能提供低的離子流和窄的束徑，限制了可應(yīng)用的基片面積。3該應(yīng)用離子束的特點：離子能量低（ 100eV1000eV）；2大流強（數(shù) mA/cm）；要求流強受離子能量影響??；高真空（ 10 -5 乇）；離化率、電效率、氣體效率高；雜質(zhì)量低；壽命長（抗氧化）、操作容易、維護方便。圖 4離子輔助電子束蒸發(fā)鍍4新型 ICP 離子源的研制膜裝置示意圖A. 前言離子源廣泛應(yīng)用于材料改性、刻蝕和薄膜沉積領(lǐng)域；射頻感應(yīng)耦合等離子體（RF ICP）源結(jié)構(gòu)簡單、能產(chǎn)生高密度的純凈等離子體、使用壽命長、以及性能價格比好（見圖5和圖 6）。圖 5圓

4、筒形射頻 ICP 等離子體源圖 6 平板形射頻 ICP 等離子體源射頻 ICP 離子源的設(shè)計參數(shù)：射頻功率源： 300-800W；離子能量： 100-2000eV；電極出口的離子流密度 :2mA/cm2；真空室運行氣壓可小于 1x10-2 Pa；等離子體產(chǎn)生區(qū)等離子體的能量：EpnekTeV由此可計算出產(chǎn)生等離子體的輸入功率。離子流的引出：采用三電極引出（見圖2 ）可以大大降低引出離子束能量對引出離子束流密度的影響。D.可調(diào)射頻匹配網(wǎng)絡(luò)：在射頻放電回路中，為了使得射頻發(fā)生器的輸出阻抗與負載阻抗能夠匹配，需要在射頻電源和放電發(fā)生器之間設(shè)置一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。五其他離子源及其應(yīng)用1離子束表面改性：包括金屬和非金屬表面改性；2離子推進器：應(yīng)用