离子镀时发生的微观效应(续) (4)界面成份混杂 高能粒子的注入、表面原子的反冲注入等,将引起 近表层发生非扩散型的元素混杂,形成“伪扩散层” (或过渡层),其厚度可达几个微米 (5)使薄膜中溶入气体 离子轰击使原来并不会溶解的气体也会进入薄膜表 层,使薄膜中溶解几个原子百分比的气体组分 (6)沉积温度提高 大部分轰击粒子的能量会转变为热能,它使薄膜受 到加热作用,其温度上升 (7)改变薄膜的应力状态 高能粒子的轰击可使表面产生压应力,从而强化薄 膜的表面层
（4）界面成份混杂 高能粒子的注入、表面原子的反冲注入等，将引起 近表层发生非扩散型的元素混杂，形成 “伪扩散层” （或过渡层），其厚度可达几个微米 （5）使薄膜中溶入气体 离子轰击使原来并不会溶解的气体也会进入薄膜表 层，使薄膜中溶解几个原子百分比的气体组分 (6）沉积温度提高 大部分轰击粒子的能量会转变为热能，它使薄膜受 到加热作用，其温度上升 （7）改变薄膜的应力状态 高能粒子的轰击可使表面产生压应力，从而强化薄 膜的表面层 离子镀时发生的微观效应（续）
离子镀过程中粒子的离化率 离子镀的独特之处在于使用高能离子对基片和薄膜 表面进行轰击。因此,离化率—电离原子占全部被 蒸发原子的百分数n/n,是离子镀过程的最重要的参量 常见离子镀过程的粒子离化率为 离子镀的二极直流射频放电空心阴极「真空阴极 过程放电离子离子镀电弧离子电弧 镀 镀 离子镀 离化率0.12% 10 22-40%60-80% n/n
离子镀的独特之处在于使用高能离子对基片和薄膜 表面进行轰击。因此，离化率 —— 电离原子占全部被 蒸发原子的百分数ni / n，是离子镀过程的最重要的参量 常见离子镀过程的粒子离化率为 离子镀过程中粒子的离化率 离子镀的 过程 二极直流 放电离子 镀 射频放电 离子镀 空心阴极 电弧离子 镀 真空阴极 电弧 离子镀 离化率 ni / n 0.12% 10% 22-40% 60-80%
粒子离化率的意义 在离子镀过程中,中性粒子所携带的能量由热蒸发 时的加热温度所决定,即: v=1/2kT~0.1eV 离子的能量正比于加速电压V,即: Ve>>w;~100-1000eV 因此,离子镀时每个沉积原子由离子获得的能量为 即它正比于粒子的离化率,且大于热蒸发粒子的能量
离子的能量正比于加速电压V ，即： 粒子离化率的意义 在离子镀过程中，中性粒子所携带的能量由热蒸发 时的加热温度所决定，即： w=1/2kT 0.1eV wi =eV w； 100-1000eV 因此，离子镀时每个沉积原子由离子获得的能量为 w = wi ni / n w 即它正比于粒子的离化率，且大于热蒸发粒子的能量
各种各样的离子镀方法 离子镀可以有很多种形式,其主要区别在于其 使源物质蒸发、使其蒸气离化并提高其离化率的 方法 二极直流放电离子镀 活化反应离子镀(或活化反应蒸镀(ARE)) 射频放电离子镀 ■溅射离子镀(偏压溅射) 空心阴极电弧离子镀 热弧离子镀 真空阴极电弧离子镀,多弧离子镀等
各种各样的离子镀方法 ◼ 二极直流放电离子镀 ◼ 活化反应离子镀（或活化反应蒸镀（ARE）） ◼ 射频放电离子镀 ◼ 溅射离子镀（偏压溅射） ◼ 空心阴极电弧离子镀 ◼ 热弧离子镀 ◼ 真空阴极电弧离子镀，多弧离子镀等 离子镀可以有很多种形式，其主要区别在于其 使源物质蒸发、使其蒸气离化并提高其离化率的 方法
活化反应离子镀的由来 为制备化合物薄膜,早期有所谓的反应蒸发法 即使金属蒸气通过活性气氛(如O2、NH3 CH4)后,反应沉积成相应的化合物。当时,对 活性气体并不施加等离子体激活手段,其结果是 化学反应不易进行得很彻底,沉积物的化学成 分常偏离化合物的化学计量比 ■由此,发展了活化反应蒸发法 activated reactive evaporation,ARE),让金属蒸气通过活性气体 形成的等离子体区,使活性气体和金属原子均 处于离化态,增加两者的反应活性,在衬底上 形成相应的化合物薄膜 ■在此基础上,即产生了活化反应离子镀
◼ 为制备化合物薄膜，早期有所谓的反应蒸发法 ，即使金属蒸气通过活性气氛（如O2、NH3、 CH4）后，反应沉积成相应的化合物。当时，对 活性气体并不施加等离子体激活手段,其结果是 化学反应不易进行得很彻底，沉积物的化学成 分常偏离化合物的化学计量比 ◼ 由此，发展了活化反应蒸发法(activated reactive evaporation，ARE) ，让金属蒸气通过活性气体 形成的等离子体区，使活性气体和金属原子均 处于离化态，增加两者的反应活性，在衬底上 形成相应的化合物薄膜 ◼ 在此基础上，即产生了活化反应离子镀 活化反应离子镀的由来