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溅射清洗、离子抛光、离子铣削、离子切割,均基于离子束溅射。使用惰性气体离子的离子束溅射是一种去除表面层的物理技术。离子射向表面,到达后将其能量传递给表面原子使其逸出。例如,离子束溅射可作为薄膜沉积、高分辨率成像或表面分析之前的表面预处理步骤。离子束溅射也可用于对表面进行纳米结构化处理。
使用离子束进行衬底清洗
溅射清洗通常使用能量在几百伏到几千伏的离子束来完成。这完全取决于衬底的类型以及需要去除的材料或污染物的数量和类型。例如,吸附的气体在 300V 左右就能被有效地解吸,而化学吸附的物质则需要更高的能量。离子束的电流密度约为 10 – 100 微安 / 平方厘米。这个范围通常是在合理时间内进行衬底清洗的一个较好折衷,同时限制了上述不良影响。溅射清洗对于去除污染层或原生氧化物是有效的。如果在薄膜沉积之前使用,它可以显著提高附着力。
离子束铣削
与基底清洗相比,在离子束铣削中,通常要去除的材料厚度更大,而处理的样品面积更小,最大不过几毫米。用惰性气体离子进行离子铣削可视为物理离子束蚀刻。用反应性离子进行铣削则是一种化学蚀刻技术。为了节省时间,与溅射清洗相比,离子铣削通常使用能量更高和(或)电流密度更高的离子束来完成。
通常,聚焦离子束(FIB)铣削和宽离子束(BIB)铣削之间存在区别。大多数 FIB 铣削是使用高度聚焦的高能镓离子(通常为 30 千伏)完成的。BIB 铣削通常使用直径可达几毫米、能量可达几千伏的氩离子束进行。FIB 铣削非常精确,但会导致相当程度的表面损伤(非晶化)和离子注入。BIB 铣削的位置精度要低得多,但更为温和。BIB 铣削中的典型电流密度为 1 – 10 毫安 / 平方厘米。它可以与 FIB 切割等微加工技术互补,并通过低能离子抛光去除 FIB 引起的表面损伤。
利用离子束进行纳米结构化
离子辐照也可用于调整表面结构。例如,离子束溅射可用于更好地揭示固体的内部晶粒和相结构,以用于分析目的。在这种情况下,“表面离子束蚀刻” 这一术语似乎也很合适。一个相对较大的研究课题是利用离子束溅射形成特定的表面粗糙度,例如改变太阳能吸收器的吸收系数、用于装饰应用的表面颜色,或生物医学植入物的粘附性。
离子溅射
我们的单腔电子回旋共振(ECR)离子源 TES 可配置为在高真空或超高真空环境中对直径约 4 英寸的清洁样品进行溅射,还能使用毫米尺寸的离子束进行有效的离子铣削。ECR 技术可提供稳定可靠的离子束,且无需像基于热灯丝的技术那样进行维护。对于更大表面积的溅射清洁和蚀刻,我们提供基于多个腔体的离子源