离子源的功能和分类

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

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：

×离子源结构仍复杂×馈入氧、氮等反应气体阴极中毒

×更换阴极灯丝困难×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×价格昂贵×栅极需经常维护×辐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：

×能量较低、调节范围较小×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：0.5 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：

×能量较低、调节范围较小×不适用反应气体×等离子体中性？

×使用成本高×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

适用反应气体离子束辅助效果明显

缺点

结构复杂价格昂贵栅极需经常维护辐照均匀区较小

5、离子源价格：

适合1m1镀膜机辅助镀膜的离子源价格

考夫曼离子源16cm 8万

霍尔离子源H10（16cm）5万-6万

RF离子源160万