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，用離子束直接轟擊基板。這使得離子轟擊參數(shù)能夠完全獨立于其他沉積參數(shù)進行控制，以實現(xiàn)最大的過程控制。

基本技術(shù)有幾個不同的名稱，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)置都是一個寬束離子源，它可以電離可能是氣體、蒸發(fā)或濺射的固體或液體的源材料。然后，離子光學器件將具有高壓或磁場的離子束聚焦并加速到目標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，以實現(xiàn)非常精確的過程控制。IBAD 用于需要非常嚴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)整反射率的頂級光學鍍膜。

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)療植入物實現(xiàn)生物相容性?？梢詣?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？

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，同時更好地控制表面紋理和微觀結(jié)構(gòu)。盡管離子束僅勉強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導致柱之間的微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)空隙，這種更致密的薄膜形成使 IBAD 具有更好的機械耐久性和環(huán)境穩(wěn)定性，能夠抵抗潮濕和風化。

它還會降低沉積材料的散射，這對于銀、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。因為它可以在比其他薄膜沉積技術(shù)更低的溫度下進行，所以 IBAD 可以用于對溫度更敏感的材料，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。這是一個可以自動化的沉積過程，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薄膜特性（如密度、粘合和耐久性）的高度控制。