离子束辅助沉积

离子束辅助沉积（ion beam assisted deposition，IBAD）是一种属于物理气相沉积类的。它主要用于制备薄膜。该过程通过在衬底上沉积金属原子的同时，使其与气体发生合成反应来实现。在此过程中，金属通过不同的方法被蒸发，气体分子被离子源离解、电离，并同时提供给通常被加热的衬底表面。与大多数其他沉积方法不同，在能量范围为10 eV至1000 eV的高能离子参与的离子沉积中，主要的生长和相形成过程发生在生长膜表面下方几纳米处。通过这种方式，该技术允许在制造过程中有针对性地影响薄膜或涂层的组织、化学性质以及织构化。

工作原理
IBAD类似于分子束外延，通常蒸发一种或多种金属，此外还通过各种离子源将反应性气体解离、电离或活化为原子。IBAD设备一方面包含负责实际材料沉积的涂层工位，例如瀉流盒、离子束溅射、磁控溅射、激光烧蚀或。另一方面，通过不同的离子源，如和或原子束源，将离子束或中性粒子束以合适的角度对准正在生长的薄膜。由此获得的离子被加速至超热能，并具有指向衬底的额外动量。作为单个离子与固体之间相互作用的结果，会出现有序现象和结构形成过程，这可能导致特定準穩態的产生、非晶态或晶态原子团簇的形成，部分还可能导致织构化薄膜的形成。这允许操纵薄膜和涂层的性质，特别是在本征应力、黏附力、表面力学性能、耐腐蚀性和抗氧化性以及光学和电学性能方面。

例如，对于某些材料，IBAD提供了利用离子束操纵微晶取向的可能性，从而对薄膜的双轴织构产生定向影响。成膜金属原子与从离子源引出的离子之间的通量率比的变动，允许受控地调整薄膜成分和化学相的比例。类似于分子束外延，由于离子的高能量输入（10 eV至1000 eV），与“常规”的化学气相沉积相比，可以大幅降低衬底温度。因此，可以使用IBAD对各种不同的衬底材料（例如热敏聚合物或合金）进行镀膜。

然而，该方法的一个缺点恰恰是这种高离子能量，它会在薄膜中引起辐射损伤，进而导致结晶度遭到破坏，例如必须通过合适的后续退火来修复。

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