霍尔离子源原理及对薄膜的影响.ppt

霍尔离子源原理及应用 离子源工作原理 离子源的种类按离子能量分为 高能200ev以上的如APS RF 考夫曼离子源 低能200ev以下的霍尔离子源按类型分 考夫曼型和霍尔型 离子源的工作原理在真空环境下 利用发射的电子在电场和磁场的相互作用下 使充入真空室的气体产生离化 在电场和磁场的作用下发射离子 霍尔离子源的结构原理组成部分 阴极 发射电子阳极 产生离子气路 提供离化的气体电源 霍尔离子源结构 阴极 壳体 阳极 气管 磁场 考夫曼离子源的结构简图 壳体 栅极 阳极 气路 磁场 阴极 离子源的离子能量 对于考夫曼离子源 为阳极与栅极之间的电压霍尔离子源 阳极电压的65 70 两种离子源的特点 考夫曼离子源的特点 高能低束流 能流密度较低 出射角度较小 适合于镀制较小面积的光学器件 使用成本高 霍尔离子源的特点 低能大束流 能流密度较大 发射角也较大 适合较大面积的生产使用 使用成本低 适合于大规模生产使用 霍尔离子源与考夫曼离子源的对照表 霍尔离子源更适合IAD 性能指标 霍尔离子源 考夫曼离子源 离子能量 低 40 200EV 高 300 2000EV 离子束流 高 1安以上 与能量成比例 束流面积 宽 30度半角 窄 反应气体兼容性 好 很好 颗粒的产生 低 高 简单性 可靠性 好 很好 使用费用 低 高 离子源辅助镀膜 IAD 的作用 1 填充密度提高 折射率提高2 波长漂移减少 3 红外波段的水气吸收减少 4 增强了膜层的结合力 耐摩擦能力 机械强度 提高表面光洁度 5 控制膜层的应力 6 减少膜层的吸收和散射 7 提高生产效率 IAD 增加填充密度 高折射率 低水气吸收 增强结合力 更多压应力 光谱稳定性 低红外吸收 长期机械强度 耐磨性 更坚硬 IAD对各种材料的作用1 氧化物TiO2 Ta2O5 ZrO2 Nb2O5 SiO2 HfO2 Y2O3 Al2O3 CeO2 ITO等2 氮化物Si3N43 金属Au Ag4 氟化物MgF2 YF3 PrF3 YbF3 离子源对氧化物采用O2为工作气体 可以充分氧化 减少在短波的吸收 降低充氧量氧化物在550nm的折射率情况 TiO22 40Nb2O52 32Ta2O52 16ZrO22 16HfO21 98Y2O31 98CeO22 35ITO2 0SiO21 46Al2O31 67 TiO2PVD基板温度300度n 2 2 550柱状结构IAD基板不加温V 150V I 0 92An 2 45 550立方结构TiO2应力张应力 SiO2PVD多孔易吸潮 引起光谱漂移n 1 45IADn 1 46压应力与TiO2匹配与离子能量有关 可以调节膜层的吸收 机械稳定性 改善膜层的应力 Al2O3PVDn 1 6 1 65多孔柱状结构IADAl Al2O3n 1 65无吸收 HfO2UV VIS IRIADn 1 98减少膜层的非均匀性 折射率增加 光谱漂移减少可以使用Hf材料用电子枪IAD蒸发 Ta2O5 Nb2O5PDV正常情况下不能很好工作 有较大的吸收 IAD下 Ta2O5的可见区吸收很小 短波线很短 n 2 16 与离子源参数有关 Nb2O5n 2 35与TiO2相近 折射率较稳定 ITOPVD基片温度300度IAD基片不加温 面电阻20欧姆 透明 n 2 0 Y2O3PVD高度不均匀 无重复性IAD明显减少不均匀性 可重复 n 1 8 1 85 CeO2PVD基片温度350度 克服非均匀 无重复性高度柱状结构多孔性容易引起湿气的吸附IAD基片不加温 n 2 37300度n 2 4均匀性提高 可重复性提高 ZrO2PVD不均匀n 1 90 1 95多晶立方结构IAD均匀 Si3N4运用于光电子产品PVD膜层不均匀 膜层结构缺陷IADn 2 0化学组分完整 致密无定形AlN AuPVD膜层的粘附力IADO2 工作气体 Ag膜层粘附力 化学稳定性差IADO2100ev0 2mA cm2 MgF2PVD300度0 72 0 98n 1 38机械稳定性对不能加温IADO2 Ar120ev0 4mA c