1、霍爾離子源原理及應(yīng)用,離子源工作原理,離子源的種類 按離子能量分為： 高能 200ev以上的 如APS、RF、考夫曼離子源； 低能 200ev以下的霍爾離子源 按類型分： 考夫曼型和霍爾型,離子源的工作原理 在真空環(huán)境下，利用發(fā)射的電子在電場和磁場的相互作用下，使充入真空室的氣體產(chǎn)生離化，在電場和磁場的作用下發(fā)射離子。,霍爾離子源的結(jié)構(gòu)原理 組成部分： 陰極-發(fā)射電子 陽極-產(chǎn)生離子 氣路-提供離化的氣體 電源,霍爾離子源結(jié)構(gòu)：,陰極,殼體,陽極,氣管,磁場,考夫曼離子源的結(jié)構(gòu)簡圖,殼體,柵極,陽極,氣路,磁場,陰極,離子源的離子能量： 對于考夫曼離子源：為陽極與柵極之間的電壓 霍爾離子源：陽

2、極電壓的6570%,兩種離子源的特點： 考夫曼離子源的特點：高能低束流，能流密度較低，出射角度較小，適合于鍍制較小面積的光學器件；使用成本高； 霍爾離子源的特點：低能大束流，能流密度較大，發(fā)射角也較大，適合較大面積的生產(chǎn)使用；使用成本低；適合于大規(guī)模生產(chǎn)使用。,霍爾離子源與考夫曼離子源的對照表（霍爾離子源更適合IAD）,性能指標,霍爾離子源,考夫曼離子源,離子能量,低（40-200EV）,高（300-2000EV）,離子束流,高（1安以上）,與能量成比例,束流面積,寬（30度半角）,窄,反應(yīng)氣體兼容性,好,很好,顆粒的產(chǎn)生,低,高,簡單性/可靠性,好,很好,使用費用,低,高,離子源輔助鍍膜（I

3、AD）的作用： 1、填充密度提高：折射率提高 2、波長漂移減少； 3、紅外波段的水氣吸收減少； 4、增強了膜層的結(jié)合力、耐摩擦能力、機械強度、提高表面光潔度； 5、控制膜層的應(yīng)力； 6、減少膜層的吸收和散射； 7、提高生產(chǎn)效率,IAD,增加填充密度,高折射率,低水氣吸收,增強結(jié)合力,更多壓應(yīng)力,光譜穩(wěn)定性,低紅外吸收,長期機械強度,耐磨性,更堅硬,IAD對各種材料的作用 1、氧化物 TiO2、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5、SiO2、HfO2、Y2O3、Al2O3、CeO2、ITO等 2、氮化物 Si3N4 3、金屬 Au、Ag 4、氟化物 MgF2、YF3、PrF3、YbF3,離子源對氧化

4、物采用O2為工作氣體，可以充分氧化，減少在短波的吸收，降低充氧量 氧化物在550nm的折射率情況: TiO2 2.40 Nb2O5 2.32 Ta2O5 2.16 ZrO2 2.16 HfO2 1.98 Y2O3 1.98 CeO2 2.35 ITO 2.0 SiO2 1.46 Al2O3 1.67,TiO2 PVD 基板溫度 300度 n=2.2550 柱狀結(jié)構(gòu) IAD 基板不加溫 V=150V,I=0.92A n=2.45550 立方結(jié)構(gòu) TiO2應(yīng)力 張應(yīng)力,SiO2 PVD 多孔 易吸潮,引起光譜漂移 n=1.45 IAD n=1.46 壓應(yīng)力 與TiO2匹配 與離子能量有關(guān),可以調(diào)節(jié)

5、膜層的吸收、機械穩(wěn)定性、改善膜層的應(yīng)力。,Al2O3 PVD n=1.6-1.65 多孔柱狀結(jié)構(gòu) IAD AlAl2O3 n=1.65 無吸收,HfO2 UV、VIS、IR IAD n=1.98 減少膜層的非均勻性,折射率增加，光譜漂移減少 可以使用Hf材料用電子槍IAD 蒸發(fā),Ta2O5/Nb2O5 PDV 正常情況下 不能很好工作，有較大的吸收。 IAD 下，Ta2O5的可見區(qū)吸收很小，短波線很短，n=2.16(與離子源參數(shù)有關(guān)) Nb2O5 n=2.35 與TiO2相近,折射率較穩(wěn)定,ITO PVD 基片溫度300度 IAD 基片不加溫,面電阻20歐姆,透明,n=2.0,Y2O3 PVD

6、 高度不均勻,無重復(fù)性 IAD 明顯減少不均勻性,可重復(fù),n=1.8-1.85,CeO2 PVD 基片溫度350度,克服非均勻/無重復(fù)性 高度柱狀結(jié)構(gòu)多孔性容易引起濕氣的吸附 IAD 基片不加溫,n=2.37 300度 n=2.4 均勻性提高,可重復(fù)性提高,ZrO2 PVD 不均勻 n=1.90-1.95 多晶立方結(jié)構(gòu) IAD 均勻,Si3N4 運用于光電子產(chǎn)品 PVD 膜層不均勻,膜層結(jié)構(gòu)缺陷 IAD n=2.0 化學組分完整,致密 無定形 AlN,Au PVD 膜層的粘附力 IAD O2-工作氣體,Ag 膜層粘附力,化學穩(wěn)定性差 IAD O2 100ev 0.2mA/cm2,MgF2 PVD 300度 0.72-0.98 n=1.38 機械穩(wěn)定性 對不能加溫 IAD O2/Ar 120ev 0.4mA/cm2 吸收