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离子束辅助沉积介绍

2023-08-16 16:00 

 离子束辅助沉积 (IBAD，What is Ion Beam Assisted Deposition) 是一种薄膜沉积技术，可与溅射或热蒸发工艺一起使用，以获得具有出色工艺控制和精度的最高质量薄膜。



      IBAD 的定义是在高真空环境中应用物理气相沉积涂层 (PVD) 的同时，用离子束直接轰击基板。这使得离子轰击参数能够完全独立于其他沉积参数进行控制，以实现最大的过程控制。
基本技术有几个不同的名称，包括离子辅助沉积 (IAD)、离子辅助涂层 (IAC)、离子束增强沉积 (IBED)、离子束溅射 (IBS) 和离子气相沉积 (IVD)，但它是在行业中最常用被称为 IBAD。


离子束以两种方式改变正在生长的薄膜的特性。它在形成薄膜时为最外层的原子层增加能量，从而影响微结构的硬度、密度和表面形态，以实现更好的结合和附着力。离子束还可以与气相沉积原子或背景反应气体反应形成新的化合物。



无论离子束是应用于溅射工艺还是电子束蒸发工艺，基本设置都是一个宽束离子源，它可以电离可能是气体、蒸发或溅射的固体或液体的源材料。然后，离子光学器件将具有高压或磁场的离子束聚焦并加速到目标材料或沉积在基板上的蒸发流中。
还可以添加质量分析器和石英晶体控件，以实现非常精确的过程控制。IBAD 用于需要非常严格控制薄膜厚度的地方。

什么是离子束辅助沉积？




IBAD 广泛用于需要根据薄膜密度非常精确地调整反射率的顶级光学镀膜。
IBAD 能够沉积多种类型的陶瓷和金属涂层，例如金、银或铂，用于与医疗植入物实现生物相容性。可以创建银涂层，为植入物生产抗菌表面。
二氧化硅、氮化钛、氧化铝和氮化铝等陶瓷涂层主要用于增强耐磨性和耐用性。IBAD 还可用于制造类金刚石碳 (DLC) 涂层，这是地球上最坚硬的材料之一。

与传统溅射或热蒸发技术相比，离子束辅助沉积有哪些优势？

用离子束轰击生长中的薄膜可以极大地提高许多关键性能因素，包括密度、硬度和附着力，同时更好地控制表面纹理和微观结构。尽管离子束仅勉强穿透正在生长的薄膜的顶面原子，但离子束释放的离子由于正在形成的微晶排列更紧凑，使得薄膜更致密。



与更传统的沉积技术相比，薄膜中的柱状生长会导致柱之间的微结构中出现空隙，这种更致密的薄膜形成使 IBAD 具有更好的机械耐久性和环境稳定性，能够抵抗潮湿和风化。



它还会降低沉积材料的散射，这对于银、金或铂等金属涂层来说可能是一笔巨大的开支。
离子束轰击基材的角度可用于影响薄膜表面的粗糙度和纹理，以获得更大的粘合强度 - 无论是与基材还是涂层之间。
离子轰击也可用于基底预清洁和蚀刻，以混合涂层和基底原子。这有助于在基材和涂层之间创建更平缓的过渡，以获得更高的耐用性和更强的无应力粘合。



在使用 IBAD 沉积期间，基板温度范围在 15°C 和 300°C 之间。因为它可以在比其他薄膜沉积技术更低的温度下进行，所以 IBAD 可以用于对温度更敏感的材料，例如塑料或聚碳酸酯镜片。

      与传统的 PVD 工艺相比，IBAD 可能是一种更慢且更昂贵的沉积技术，但可以生产出最高质量的精密薄膜。这是一个可以自动化的沉积过程，具有非常高的批次均匀性，减少了提供高质量薄膜所需的操作员监督时间。
IBAD 是许多应用的首选薄膜沉积工艺，这些应用需要精确的沉积厚度和对薄膜特性（如密度、粘合和耐久性）的高度控制。

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