离子镀时发生的微观效应(续) (1)溅射效应 离子轰击会引发表面原子的溅射,尤其是会优先除 去结合松散的原子,使吸附的气体杂质从基片表面脱附 而清洁化 2)在薄膜中诱发缺陷 轰击离子向薄膜中的晶格原子传递大量的能量,使 其迁移到间隙位置上,在薄膜表层形成高密度的点缺陷, 有时甚至使表面的结晶相转变为非晶相 (3)薄膜形貌与成分发生变化 离子轰击后,会增加基底和薄膜的表面粗糙度;轰击 会造成较小的晶粒、促进较薄厚度的薄膜形成连续薄膜 ;形成亚稳态的结构,以及形成非化学计量比的化合物 等。如在放电时引入活性气体,则可使活性粒子进入薄 膜中,形成诸如碳化物、氮化物等
（1）溅射效应 离子轰击会引发表面原子的溅射，尤其是会优先除 去结合松散的原子，使吸附的气体杂质从基片表面脱附 而清洁化 （2）在薄膜中诱发缺陷 轰击离子向薄膜中的晶格原子传递大量的能量，使 其迁移到间隙位置上,在薄膜表层形成高密度的点缺陷, 有时甚至使表面的结晶相转变为非晶相 （3）薄膜形貌与成分发生变化 离子轰击后,会增加基底和薄膜的表面粗糙度；轰击 会造成较小的晶粒、促进较薄厚度的薄膜形成连续薄膜 ；形成亚稳态的结构，以及形成非化学计量比的化合物 等。如在放电时引入活性气体，则可使活性粒子进入薄 膜中，形成诸如碳化物、氮化物等。 离子镀时发生的微观效应（续）
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n2/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 >>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=wn/n>w 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