霍尔离子源原理及对薄膜的影响

霍尔离子源原理及应用1整理课件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2整理课件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。3整理课件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4整理课件霍尔离子源结构：

阴极壳体阳极气管磁场5整理课件考夫曼离子源的结构简图壳体栅极阳极气路磁场阴极6整理课件离子源的离子能量：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%7整理课件两种离子源的特点：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。8整理课件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9整理课件离子源辅助镀膜（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10整理课件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11整理课件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、YbF312整理课件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:TiO22.40Nb2O52.32Ta2O52.16ZrO22.16HfO21.98Y2O31.98CeO22.35ITO2.0SiO21.46Al2O31.6713整理课件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14整理课件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。15整理课件Al2O3PVDn=1.6-1.65多孔柱状结构IADAl—Al2O3n=1.65无吸收16整理课件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17整理课件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18整理课件ITOPVD基片温度300度IAD基片不加温,面电阻20欧姆,透明,n=2.0

19整理课件Y2O3PVD高度不均匀,无重复性IAD明显减少不均匀性,可重复,n=1.8-1.8520整理课件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21整理课件ZrO2PVD不均匀n=1.90-1.95多晶立方结构IAD均匀22整理课件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AlN23整理课件AuPVD膜层的粘附力IADO2-工作气体24整理课件Ag膜层粘附力,化学稳定性差IADO2100ev0.2mA/cm225整理课件MgF2PVD300度0.72-0.98n=1.38机械稳定性对不能加温IADO2/Ar120ev0.4mA/cm2吸收小于0.5%n=1.39O2100ev0.2mA/cm2吸收小于0.1%n=1.3826整理课件上海欧菲尔光电技术有限公司的离子源特点:重复性好高稳定性易于清洁适合大规模生产27整理课件MARKIIMARKIIH.OMARKIIIEH-II离子源MARKIIHCES/水冷MARKIIHCES水冷MARKIIIHCESEH-II灯丝电源MARKII20AMARKIIH.O,3F,30AMARKIII3F,30AEH-II30A典型系统尺寸F600-1200,1500L/SF760-1600,2500L/SF1100以上,4000L/SF700-1500,2500L/S阳极电流Max5AMax10AMax15AMax10A