霍尔离子源原理及对薄膜的影响.ppt

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1、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6570%两种离子源的特点：考夫曼离子源

2、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

3、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:TiO2 2.40 Nb2O5 2.32 Ta2O5 2.

4、16ZrO2 2.16 HfO2 1.98 Y2O3 1.98CeO2 2.35 ITO 2.0 SiO2 1.46Al2O3 1.67 TiO2 PVD 基板温度 300度 n=2.2550 柱状结构 IAD 基板不加温 V=150V,I=0.92A n=2.45550 立方结构TiO2应力 张应力SiO2 PVD 多孔 易吸潮,引起光谱漂移 n=1.45 IAD n=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。Al2O3 PVD n=1.6-1.65 多孔柱状结构 IAD AlAl2O3 n=1.65 无吸收HfO2 UV、VIS、IR

5、IAD n=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/Nb2O5 PDV 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)Nb2O5 n=2.35 与TiO2相近,折射率较稳定ITO PVD 基片温度300度 IAD 基片不加温,面电阻20欧姆,透明,n=2.0 Y2O3 PVD 高度不均匀,无重复性IAD 明显减少不均匀性,可重复,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=2.37 30

6、0度 n=2.4均匀性提高,可重复性提高ZrO2 PVD 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IAD n=2.0 化学组分完整,致密 无定形AlNAuPVD 膜层的粘附力IAD O2-工作气体Ag膜层粘附力,化学稳定性差IAD O2 100ev 0.2mA/cm2 MgF2PVD 300度 0.72-0.98 n=1.38 机械稳定性对不能加温 IADO2/Ar 120ev 0.4mA/cm2 吸收小于0.5%n=1.39O2 100ev 0.2mA/cm2 吸收小于0.1%n=1.38上海欧菲尔光电技术有限公司的离

7、子源特点:重复性好 高稳定性 易于清洁 适合大规模生产MARKIIMARK II H.OMARK IIIEH-II离子源MARK II HCES/水冷MARK II HCES 水冷MARKIII HCESEH-II 灯丝电源MARK II 20AMARK II H.O,3F,30AMARK III 3F,30AEH-II 30A典型系统尺寸F600-1200,1500L/S F760-1600,2500L/SF1100以上,4000L/SF700-1500,2500L/S阳极电流Max 5A Max 10AMax 15AMax10A束流Max 1AMax 2AMax 3AMax 2.5A离子能量40-120eV40-120eV40-120eV50-200eV阳极电压170V170V170V300V发射角60度60度60度60度谢 谢!