離子束輔助沉積 (IBAD) 是一種薄膜沉積技術(shù)，可與濺射或熱蒸發(fā)工藝一起使用，以獲得具有出色工藝控制和精度的最高質(zhì)量薄膜。

IBAD 的定義是在高真空環(huán)境中應(yīng)用物理氣相沉積涂層 (PVD) 的同時(shí)，用離子束直接轟擊基板。這使得離子轟擊參數(shù)能夠完全獨(dú)立于其他沉積參數(shù)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)最大的過程控制。

基本技術(shù)有幾個(gè)不同的名稱，包括離子輔助沉積 (IAD)、離子輔助涂層 (IAC)、離子束增強(qiáng)沉積 (IBED)、離子束濺射 (IBS) 和離子氣相沉積 (IVD)，但它是在行業(yè)中最常用被稱為 IBAD。

離子束以兩種方式改變正在生長的薄膜的特性。它在形成薄膜時(shí)為最外層的原子層增加能量，從而影響微結(jié)構(gòu)的硬度、密度和表面形態(tài)，以實(shí)現(xiàn)更好的結(jié)合和附著力。離子束還可以與氣相沉積原子或背景反應(yīng)氣體反應(yīng)形成新的化合物。

無論離子束是應(yīng)用于濺射工藝還是電子束蒸發(fā)工藝，基本設(shè)置都是一個(gè)寬束離子源，它可以電離可能是氣體、蒸發(fā)或?yàn)R射的固體或液體的源材料。然后，離子光學(xué)器件將具有高壓或磁場(chǎng)的離子束聚焦并加速到目標(biāo)材料或沉積在基板上的蒸發(fā)流中。

還可以添加質(zhì)量分析器和石英晶體控件，以實(shí)現(xiàn)非常精確的過程控制。IBAD 用于需要非常嚴(yán)格控制薄膜厚度的地方。

什么是離子束輔助沉積？

IBAD 廣泛用于需要根據(jù)薄膜密度非常精確地調(diào)整反射率的頂級(jí)光學(xué)鍍膜。

IBAD 能夠沉積多種類型的陶瓷和金屬涂層，例如金、銀或鉑，用于與醫(yī)療植入物實(shí)現(xiàn)生物相容性。可以創(chuàng)建銀涂層，為植入物生產(chǎn)抗菌表面。

二氧化硅、氮化鈦、氧化鋁和氮化鋁等陶瓷涂層主要用于增強(qiáng)耐磨性和耐用性。IBAD 還可用于制造類金剛石碳 (DLC) 涂層，這是地球上最堅(jiān)硬的材料之一。

與傳統(tǒng)濺射或熱蒸發(fā)技術(shù)相比，離子束輔助沉積有哪些優(yōu)勢(shì)？

用離子束轟擊生長中的薄膜可以極大地提高許多關(guān)鍵性能因素，包括密度、硬度和附著力，同時(shí)更好地控制表面紋理和微觀結(jié)構(gòu)。盡管離子束僅勉強(qiáng)穿透正在生長的薄膜的頂面原子，但離子束釋放的離子由于正在形成的微晶排列更緊湊，使得薄膜更致密。

與更傳統(tǒng)的沉積技術(shù)相比，薄膜中的柱狀生長會(huì)導(dǎo)致柱之間的微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)空隙，這種更致密的薄膜形成使 IBAD 具有更好的機(jī)械耐久性和環(huán)境穩(wěn)定性，能夠抵抗潮濕和風(fēng)化。

它還會(huì)降低沉積材料的散射，這對(duì)于銀、金或鉑等金屬涂層來說可能是一筆巨大的開支。

離子束轟擊基材的角度可用于影響薄膜表面的粗糙度和紋理，以獲得更大的粘合強(qiáng)度 - 無論是與基材還是涂層之間。

離子轟擊也可用于基底預(yù)清潔和蝕刻，以混合涂層和基底原子。這有助于在基材和涂層之間創(chuàng)建更平緩的過渡，以獲得更高的耐用性和更強(qiáng)的無應(yīng)力粘合。

在使用 IBAD 沉積期間，基板溫度范圍在 15°C 和 300°C 之間。因?yàn)樗梢栽诒绕渌∧こ练e技術(shù)更低的溫度下進(jìn)行，所以 IBAD 可以用于對(duì)溫度更敏感的材料，例如塑料或聚碳酸酯鏡片。

與傳統(tǒng)的 PVD 工藝相比，IBAD 可能是一種更慢且更昂貴的沉積技術(shù)，但可以生產(chǎn)出最高質(zhì)量的精密薄膜。這是一個(gè)可以自動(dòng)化的沉積過程，具有非常高的批次均勻性，減少了提供高質(zhì)量薄膜所需的操作員監(jiān)督時(shí)間。

IBAD 是許多應(yīng)用的首選薄膜沉積工藝，這些應(yīng)用需要精確的沉積厚度和對(duì)薄膜特性（如密度、粘合和耐久性）的高度控制。