离子源的功能和分类

1、离子源的功能和原理3、离子辅助镀膜的薄膜特性：1、镀层与工件表面同时存在物理气相沉积及化学反应，故镀层 结合力高。2、膜层均匀致密、韧性好；3、光谱特性稳定，温漂小4、吸水性减少5、折射率升高6、粗糙度降低7、激光阈值降低8、膜层发雾，光散射增加 4、离子源参数、性能比较子 离源离子束 参数范围机理工作 气休工作待点价格缺点考夫 曼源lOO-lOOOev20-40 y a/cm2热阴极辉 光放电产 生等离子， 静电加速Ar021,离子能量，束密 可精确控制.不 受环境影响.2.污染较小.3, I 件温升低.可冷 镀.4放气量小。5,町以用较聶能 量镀制金属膜。等在有空上摄 中可原真室加使用反应

2、气体氧 需定期换灯丝及 阳极定期维护。霍尔 源5O-l5Ocv离子能 量lOO-lOOOma 离子 流（阳极电压 80-180V阴极电流1-lOa）热阴极齢 光放电等 离子体磁 场加速ArO21, 离子能虽发 散，离子束发散 有较大均匀区。2, 离子能虽低. 束密较大。3,结 构简单.拆卸方 便，所爲电源数 量少。低在有空上犠 较可原真室加1. 污染较为严2. 离子能虽低3. 基片受离子 源灯丝烘烤 升温高.不能 用于冷镀4. 匸作参数由 于无栅要受 环境影响，不 易稳定5. 气耗较大射频 源50-1200 cv 100-1000 ma 均匀区Im射频感应 产生等离 子体，静电 加速离子ArO

3、21,无极放电，寿 命长.匸作长时 间稳定2均匀区 大3离f能虽及 束密可以精确控 制4.污染小5.离f能虽及束密昂贵9气耗较大.石英 放电空定期迥换较大且变化范由 大，可以产生零 漂移薄膜一空予接 一空需S口GIS 源50-100 ev, 离子流2A-5A 束流密度 200-500 u a/cm2 放电电压50-lOOv放电电流1M0A 均匀区Im热阴极辉 光放电产1等离子 体，磁场加 速及等离 子体鞘层 加速.ArO2h大功率强流离 子源。2.大均匀 区3用于LaB6 作阴极寿命长.工作稳定贵空：口 昂真空予接LaB6阴极材料 贵，且污染大阳极 层离 子源150-600 ev.束流 023

4、比放电电压 25O-lOOOv 放电 电流l-8a.线性 均匀区3090cm冷阴极磁 控电弧阳加速ArO2功率较人.离子 流大.线性均匀 区大.工作真空 lOPa.与磁控溅 射相容匙在空内置兰6 较需真室卩法接1, 气耗大2, 阴极有烧蚀 腐蚀会帯來 污染离子源简介 考夫曼离子源 阴极钨丝加热发射热电子； 电子与气体原子或分子碰撞； 气体电离在放电室形成等离子体；多孔栅极产生加速电场；离子被加速电场引出、加速、获得能量； 中和钨丝产生电子； 磁场对电子运动进行约束，增加离化率；中和电子对引出离子中和形成等离子体。 考夫曼离子源工作原理( Kaufman Ion Source)离子源简介 考夫曼

5、离子源优点：栅极加速能量大离子可聚束 能量调节范围宽 结构较为简单缺点：X离子源结构仍复杂M馈入氧、氮等反应气体阴极中毒更换阴极灯丝困难 乂不属主流，较少采用离子源简介 射频离子源射频离子源工作原理 射频放电将气体电离在放电室形成等离子体 多孔栅极产生加速电场； 中和钨丝产生电子； 离子被加速电场引出、加速、获得能量； 中和电子对引出离子中和形成等离子体。离子源简介 射频离子源特点 优点： 栅极加速能量大 离子可聚束 能量调节范围宽 适用反应气体 离子束辅助主流 缺点：结构复杂，稳定性差 N介格昂贵 栅极需经常维护 矯畐照均匀区较 小离子源简介 霍耳离子源阴极钨丝发射热电子向阳极迁移 电子与气

6、体原子碰撞使其离化 磁 场中电子形成霍耳电流产生电场离子被霍耳电场加速引出、加速 阴极热电子对引出离子中和形成等离子体。霍耳离子源工作原理 ( Hall Ion Source) 离子源简介 霍耳离子源特点 优点：PowerIon-C-10A 典型参数 离子束流： 5 A 离子能量： 20-50 eV 无栅极、结构简单、维护简单 适用反应气体 离子束辅助主流产品 离子束流大 易于控制等离子体 中性 以低能大束流工作缺点：能总量较低、调节范围较小 X存在较小污染离子源简介 Veeco 霍耳离子源技术指标 离子源简介 PowerIon 系列霍耳离子源技术指标 离子源简介 霍耳离子源空心阴极型霍耳离子

7、源 空心阴极替代灯丝 发射热电子 有效降低离子源污染 离子源简介 APS 源工作原理工作原理与霍耳离子源类似La6B 阴极发射热电子向阳极迁移 (3) 电子与原子碰撞使其离化 磁场中电子形成霍耳电流产生电场 (2) 离子被霍耳电流产生电场加速引出、加速 离子源简介 APS 源特点优点：APS 源 典型参数 离子束流： mA/cm2 离子能量： 20-200eV 无栅极离子束流大 以低能大束流工作 以其为核心开发多种机型 离子束辅 助主流产品缺点：X能量较低、调节范围较小 乂不适用反应气体 x等离子体中性？使用成本高 X存在污染射频 rf 离子源工作原理： 射频放电将气体电离 在放电室形成等离子体 多孔栅极产生加速电场 离子被加速电场引出、加速、获得能量 中和钨丝产生电子 中和电子对引出离子中和形成等离子体优点：栅极加速能量大 离子可聚束 能量调节范围宽 适用反应气体