离子溅射深度剖析

表面分析神器丨XPS基本原理、仪器结构和使用方法、实验技术、实验实例X-射线光电子谱仪（X-ray Photoelectron Spectroscopy，简称为XPS），经常又被称为化学分析用电子谱（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，简称为ESCA），是一种最主要的表面分析工具。

XPS作为当代谱学领域中最活跃的分支之一，它除了可以根据测得的电子结合能确定样品的化学成份外，XPS最重要的应用在于确定元素的化合状态。

XPS可以分析导体、半导体甚至绝缘体表面的价态，这也是XPS的一大特色，是区别于其它表面分析方法的主要特点。

此外，配合离子束剥离技术和变角XPS技术，还可以进行薄膜材料的深度分析和界面分析。

基本原理XPS方法的理论基础是爱因斯坦光电定律。

用一束具有一定能量的X射线照射固体样品，入射光子与样品相互作用，光子被吸收而将其能量转移给原子的某一壳层上被束缚的电子，此时电子把所得能量的一部分用来克服结合能和功函数，余下的能量作为它的动能而发射出来，成为光电子，这个过程就是光电效应。

该过程可用公式表示：hγ=E k+E b+E r（1）hγ：X光子的能量（h为普朗克常数，γ为光的频率）；E k：光电子的能量；E b：电子的结合能；E r：原子的反冲能量。

其中E r很小，可以忽略。

对于固体样品，计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子，而是选用费米能级，由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能E b，由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ，剩余的能量成为自由电子的动能Ek。

公式（1）还可表示为：E k= hγ- E b-ΦE b= hγ- E k-Φ仪器材料的功函数Φ是一个定值（谱仪的功函数），约为4eV，入射光子能量已知，这样，如果测出电子的动能Ek，便可得到固体样品电子的结合能。

原子能级中电子的结合能(Binding Energy，简称为B.E.)。

二硫化钼离子溅射-概述说明以及解释1.引言1.1 概述二硫化钼离子溅射是一种常用的表面改性技术，通过其特殊性质和原理，可以实现对材料表面的精细加工和改良。

本文将介绍二硫化钼的基本特性以及离子溅射技术的原理和应用，探讨二硫化钼离子溅射在材料科学和工程领域的重要作用。

通过本文的阐述，读者将对二硫化钼离子溅射技术有一个全面的了解，为进一步研究和应用提供参考依据。

1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本文的组织架构和内容安排。

首先对整篇文章的大纲进行了介绍，包括引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，对文章的概述、结构和目的进行了简要说明。

接着在正文部分，将详细介绍二硫化钼特性、离子溅射技术以及二硫化钼离子溅射应用的相关知识。

最后在结论部分，将总结二硫化钼离子溅射的优势，并展望未来的发展方向，最后以结束语进行总结。

整体文章结构清晰明了，各部分内容之间衔接紧密，逻辑清晰，让读者能够更好地理解和吸收文章的内容。

1.3 目的本文旨在探讨二硫化钼离子溅射技术在表面处理和薄膜制备中的应用。

通过详细介绍二硫化钼材料的特性和离子溅射技术的原理，分析二硫化钼离子溅射在材料科学领域的重要性和应用前景。

同时，通过总结二硫化钼离子溅射的优势和展望未来发展方向，为相关研究提供参考和启示，促进该领域的进一步发展和应用。

希望本文能够对读者对于二硫化钼离子溅射技术有所了解，从而加深对这一领域的认识，并为相关研究和应用提供一定的指导和帮助。

2.正文2.1 二硫化钼特性二硫化钼是一种重要的半导体材料，具有许多优异的特性，使其在各种领域得到广泛应用。

首先，二硫化钼具有优良的电学性能，其导电性较好，可以作为导电膜或电极材料使用。

此外，二硫化钼的光学性能也很突出，具有较高的吸光系数和较高的光电转换效率，适合用于太阳能电池等光电器件。

另外，二硫化钼还表现出优异的力学性能，具有较高的硬度和较好的弹性模量，可以用于制备高性能的薄膜材料。

除此之外，二硫化钼还具有优良的化学稳定性和热稳定性，表面不易被氧化或腐蚀，适合用于各种高温环境下的应用。

离子镀溅射用银靶材摘要：1.离子镀溅射用银靶材的概述2.离子镀溅射的原理和应用领域3.银靶材的特点和优势4.银靶材在离子镀溅射中的应用案例5.我国在离子镀溅射用银靶材领域的发展现状和前景正文：一、离子镀溅射用银靶材的概述离子镀溅射是一种重要的表面处理技术，广泛应用于微电子、光电子和功能薄膜等领域。

银靶材作为离子镀溅射的关键材料之一，承担着沉积金属膜的重任。

本文将对离子镀溅射用银靶材进行详细介绍，包括其原理、特点、应用以及我国在这一领域的发展现状和前景。

二、离子镀溅射的原理和应用领域离子镀溅射是一种通过离子束轰击靶材表面，使靶材材料溅射出来并沉积在基板上的过程。

这种技术具有沉积速度快、膜层均匀、成分可控等优点，因此在微电子、光电子、功能薄膜等领域得到广泛应用。

三、银靶材的特点和优势银靶材作为离子镀溅射材料，具有以下特点和优势：1.良好的导电性：银具有较高的电导率和热导率，可以提高镀膜的导电性和热传导性能。

2.良好的反射性能：银的高反射性能使其在光学领域具有广泛的应用，如反射镜、光学薄膜等。

3.良好的抗氧化性能：银在空气中的氧化速度较慢，因此银靶材在离子镀溅射过程中具有较高的稳定性。

4.良好的硬度和耐磨性：银靶材具有较高的硬度，可以提高镀膜的耐磨性能。

四、银靶材在离子镀溅射中的应用案例银靶材在离子镀溅射中广泛应用，以下是一些具体的应用案例：1.电子器件：银靶材可以用于电子器件的导电膜、焊接材料等。

2.光电子器件：银靶材可以用于光学器件的反射镜、光学薄膜等。

3.功能薄膜：银靶材可以用于制备防腐、耐磨、抗氧化等功能薄膜。

五、我国在离子镀溅射用银靶材领域的发展现状和前景我国在离子镀溅射用银靶材领域取得了显著的成果。

在靶材制备技术、溅射设备以及应用领域等方面均取得了一定的突破。

然而，与国际先进水平相比，我国在该领域仍存在一定的差距。

离子源（Ion Beam Sources）的分类及原理等离子体是指被激发的气体达到一定电离度（＞10-4），气体处于导电状态，这种状态的电离气体是由大量接近于自由运动的带电离子所组成的体系，在整体上是准中性的。

粒子运动与电磁场（外电场和粒子间的自洽场）是不可分割的，这种互相作用的电磁力是长程力，从而使等离子体显示出集体行为的特点，即电离气体中每一带电离子的运动都会影响到其周围带电离子，同时也受到其他带电粒子的约束。

由于电离气体整体行为表现为电中性，也就是电离气体内正负电荷数相等，这种气体状态为等离子体态简称等离子体。

有由于它独特行为与固态、液态、气态都截然不同，故又称之为物质的第四态。

离子源是离子束溅射(IBS)和离子束加工(IBF)设备的关键部件。

R&R公司的宽离子束源目前主要有Kaufman离子源、微波ECR离子源和RF离子源。

其工作原理是利用气体放电产生等离子体，等离子体由电子、离子和中性粒子所组成，并被引出成束，成为离子源。

R&R离子源有两个栅极（或者三个栅极），分别为屏栅和加速栅，两极之间加一电压，电压的正极接屏栅，负端接引出极，因此，在等离子体边界和引出电极之间就形成一个加速离子的电场，当离子从等离子体发射面发射出来以后，被电场加速，通过小孔，形成离子束，再经过中和器中和后直接轰击基板或靶。

中和器的目的是为了避免电荷在基板上聚集而产生对后续离子的排斥作用。

Kaufman离子源kaufman离子源是应用较早的离子源，属于栅格式离子源。

首先从热阴极发射出来的电子经过阴极鞘层被加速而获得相应于等离子与阴极电位差的能量，它与进入电离室的气体原子相碰撞，气体原子被碰撞电离，形成离子及二次电子，电子及离子形成放电室等离子体。

该放电等离子体在发散磁场作用下引向栅网离子光学作用区。

由于离子光学的作用，离子被拔出，并形成离子。

每个小孔形成的离子束经过发散混合及中和形成带能量、中性的宽离子束。

2009年第11卷第6期总第99期巢湖学院学报Joumal of Chaohu College No.6.,Vol.12.2009General Serial No.981．溅射原理及模拟模型1.1溅射原理载能离子与物质相互作用的研究是物理学中一个重要的前沿性研究课题，在固体材料表面改性、薄膜合成、微电子器件超微加工、生物材料表面改性及惯性约束聚变等领域有着重要的应用。

载能离子固体表面溅射、注入及相关问题的研究已经成为这一领域的热点，它不仅揭示了一些重要的科学问题，同时也与离子束表面改性、表面结构分析、离子溅射沉积薄膜等技术的应用密切相关。

但受研究手段的限制，载能离子溅射沉积薄膜生长机制一直缺乏比较全面、系统的了解，因此有必要进行深入的研究。

溅射是入射离子对靶材表面原子作用，二者之间进行能量交换，使靶原子脱离靶表面的一种物理现象[1]，溅射是远离热平衡状态的一种物理过程。

对溅射机理的认识最早是从理论中得到了突破，它是低能核物理与固体物理结合的交叉学科，离子在固体中运动及其能量损失机理是溅射过程的关键，离子靶材溅射的能量损失[2,3]，其中能量损失包括核阻止和电子阻止。

1.2模拟模型对溅射过程用计算机模拟的方法进行研究，已有现成的模拟软件被广泛的研究[4]。

本文用SRIM2006软件[5]对靶材的溅射进行了模拟，计算了各种情况下离子入射靶材能量损失，分析其内部碰撞机理。

在溅射模拟中使用了软件SRIM 2006，SRIM(the Stopping and Range of Ions In Matter)是用来计算离子(10eV-2GeV)在固体中受到的阻止及其射程分布软件，它是采用蒙特卡罗模拟方法(MC)。

蒙特卡罗模拟方法是通过计算机模拟跟踪一大批入射粒子的运动。

粒子的位置、能量损失以及次级粒子的各种参数都在整个跟踪过程中存储下来，最后得到各种所需物理量的期望值和相应的统计误差。

在离子溅射能量损失及射程的模拟研究张德根邹俊峰赵敏福（皖西学院基础实验中心，安徽六安237012）摘要：运用SR IM 2006软件对靶材的溅射进行了模拟，计算了各种情况下离子入射靶材能量损失和射程分布，分析其内部碰撞机理，得到了入射离子能量损失和射程分布随离子能量得变化规律：低能离子溅射能量损失以核阻止为主，高能离子溅射能量损失以电子阻止为主；载能离子的能量损失及射程与入射离子和靶原子有关；对于低能离子溅射靶材，入射离子主要分布在靶材表面几层原子内。

直流溅射实验指导直流二极溅射工作原理所谓的溅射就是高速飞行的离子射向靶面的时候，靶上的原子飞出来的现象。

即溅射是在靶面上发生的现象，它和原子飞出靶面以后的行为没有什么直接的关系。

在溅射的过程中，只要观察靶面就会发现，这种物理现象损伤了靶。

因此，从溅射现象刚一发现，人们就感到这种现象将可作为一种制备薄膜材料的极其有用的手段，引起科技界广泛地关注。

直流溅射又称为阴极溅射或二极溅射，因为被溅射的靶(阴极)和成膜的衬底极其固定架(阳极)构成了溅射装置的两个极，所以称为二极溅射。

使用射频电源时称为射频二极溅射，使用直流电源为直流二极溅射，因为溅射过程发生在阴极，故又称阴极溅射。

靶和衬底固定架都是平板状的称为平面二极溅射，若二者是同轴圆柱状布置就称为同轴二极溅射。

本实验采用同轴二极溅射结构，在真空室内以沉积材料为阴极，加工样品为阳极，工作期间两极间加直流电压引起放电，放电气体中的离子被加速轰击，溅射粒子沉积在基片表面成膜。

直流溅射的设备比较简单，能沉积高熔点，低蒸气压的物质。

但它只局限于低电阻率的靶材，薄膜生长速度慢,且薄膜中往往含有较多的气体分子。

直流二极溅射所形成的回路，是依靠气体放电产生的正离子飞向阴极靶，一次电子飞向阳极而形成的。

而放电是依靠正离子轰击阴极时所产生的二次电子，经阴极暗区被加速后去补充被消耗的一次电子来维持的。

因此,在溅射镀膜过程中，电离效应是必备的条件。

现在，在多数情况下，从事薄膜制备的科技工作者们一致认为，溅射有两种物理过程，一个是原子从靶面飞出来，一个是这些原子附着到基底上面去。

历史上最先出现的用于制备薄膜的装置就是如图所示的直流二极溅射仪，所用靶材仅限于金属或者是半导体，是一种很方便的薄膜制备系统。

特别在制备金属薄膜材料中，不仅在实验室采用，还广泛地应用在工业生产部门。

该装置主要是由真空抽气系统、玻璃真空室、负高压电极（靶）、基底架（阳极接地）、水冷却系统、测量控制系统等部件组成。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟SIMS 溅射深度剖析的定量分析本文综述了二次离子质谱(Secondary溅射就是用具有一定能量的一次性粒子轰击样品表面(粒子的动能通常在0.1~5 keV 之间)，通过样品发射二次粒子而使材料表面原子或分子剥离的一个过程。

深度剖面分析(简称深度剖析)是指对分析样品元素的组分含量随深度变化的二维分析。

目前，有两种不同的深度剖析方法：非破坏性和破坏性的方法。

通常的非破坏性深度剖析技术只提供间接的信息，需通过定量分析才能得到浓度深度谱，如卢瑟福背散射(Rutherford Backscattering Spectrometry，RBS) 或者角分辨的X-射线光电子能谱(Angle Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy，AR-XPS)。

而破坏性的溅射深度剖析的原始数据是元素强度相对溅射时间的关系溅射深度剖析是将离子溅射与表面元素成分表征结合在一起的一种测量分析技术，其主要目的是为了获得薄膜材料(从几纳米到几百微米)中元素成分的深度分布。

按对元素表征方式的不同，溅射深度剖析可分为两类：一类是分析溅射出来的元素，如二次离子质谱(Secondary深度分辨率的提出标志着深度剖析定量分析的开始。

深度分辨率表示了深度剖析谱的失真程度，即由于离子束和样品的相互作用在表面区域产生的成分与形貌的改变，使得实际测得的深度剖析谱与真实的成分深度分布之间产生的偏差程度，它是表征深度剖析实验优劣的一个主要指标。

深度分辨率Δz 的定义如下：假设一理想的、原子单层的界面A/B，当测量信号的归一化强度从84% 降到16% 或从16% 上升到84% 所对应的溅射深度Δz。

Δz 愈小意味着深度剖析的分辨率愈大，测量的成分深度分布就愈接近真实的成分深度分布，深度剖析的质量就愈高1970-1990。

爱德华溅射离子泵一、介绍爱德华溅射离子泵（Edward Sputter Ion Pump）是一种常用于真空系统的高效抽气装置。

本文将对爱德华溅射离子泵的工作原理、优势以及应用领域进行全面分析。

二、工作原理爱德华溅射离子泵利用离子轰击表面的方式将气体从真空系统中抽出。

其工作原理可概括为以下几个步骤：1. 溅射爱德华溅射离子泵通过提供一种高能量的离子源，使离子以极高的速度撞击到引出极的材料上。

该过程产生的溅射物质会与真空系统中的气体相互作用，进而转化为气体分子。

2. 离子化由于溅射过程中产生的溅射物质具有高能量，它们能够击碎、离化气体分子，将其转化为离子。

这些离子会带有正电荷。

3. 吸附带有正电荷的离子会受到引出极的电场吸引，将其引出极表面的材料上，形成吸附层。

通过连续的离子轰击和离子吸附过程，吸附层不断增厚。

4. 冷却吸附层会释放热量，因此需要通过冷却系统来保持引出极的温度稳定。

通常使用水或其他冷却介质循环冷却引出极。

5. 抽气通过上述步骤，离子泵将气体转化为离子，并将离子固定在引出极表面上。

随着吸附层的增长，真空系统中的气体逐渐减少，达到抽气的目的。

三、优势爱德华溅射离子泵在真空系统中具有许多优势，使其在多个领域得到广泛应用。

1. 高抽气速率爱德华溅射离子泵的离子轰击和离子吸附过程能够快速抽出气体，使真空系统迅速达到所需的真空度。

相比于传统的机械泵，爱德华溅射离子泵具有更高的抽气速率。

2. 清洁抽气由于离子化的气体分子会被引出极吸附，爱德华溅射离子泵能够有效地除去气体中的杂质和污染物。

这使得该泵适用于对干净度要求较高的应用领域。

3. 低维护成本爱德华溅射离子泵具有较长的使用寿命，并且维护成本低。

引出极的材料可以多次重复使用，只需定期清洗和处理。

这降低了设备的运营成本。

4. 适用范围广爱德华溅射离子泵适用于广泛的真空应用，包括光学薄膜沉积、电子显微镜、半导体制造等领域。

其工作原理和优势使其成为许多领域中的抽气装置首选。