本書繫統地介紹了各種現代離子鍍膜技術的原理、特點、裝備、工藝、發展歷程和應用。其主要內容包括概述、真空物理和等離子體物理基礎知識、真空蒸發鍍膜技術、輝光放電離子鍍膜技術、熱弧光放電離子鍍膜技術、陰極電弧離子鍍膜技術、磁控濺射鍍膜技術、帶電粒子流在鍍膜中的作用、等離子體增強化學氣相沉積技術、等離子體聚合技術，以及離子鍍膜技術在太陽能利用、信息顯示薄膜、裝飾性薄膜、光學薄膜、硬質塗層、碳基薄膜、熱電薄膜等領域和低溫離子化學熱處理中的應用。本書內容全面、新穎，緊密聯繫實際，具有很強的繫統性、科學性、先進性和實用性。

??

序1

序2

前言

*1章概述1

1.1離子鍍膜技術的應用領域1

1.2科學技術現代化對薄膜產品的新要求1

1.3鍍膜技術的類型3

1.3.1薄膜的初始制備技術3

1.3.2離子鍍膜技術3

1.4本書的主要內容5

*2章真空物理基礎知識6

2.1真空6

2.1.1真空的定義6

2.1.2真空的形成6

2.1.3真空度的意義7

2.2氣體分子運動的基本規律7

2.2.1理想氣體分子運動規律7

2.2.2理想氣體的壓強9

2.2.3氣體分子的平均自由程10

2.2.4踫撞截面10

2.2.5分子運動速度11

2.3氣體分子和固體表面的相互作用12

2.3.1踫撞12

2.3.2吸附和解吸或脫附12

2.3.3蒸發和升華13

2.4陰極表面的電子發射14

2.4.1固體表面的電子狀態14

2.4.2金屬的熱電子發射16

2.4.3金屬的冷場致發射18

2.4.4光電子發射18

2.4.5二次電子發射19

參考文獻20

第3章等離子體物理基礎知識21

3.1引言21

3.2等離子體22

3.2.1等離子體的定義22

3.2.2等離子體的分類23

3.2.3等離子體的獲得方法24

3.3氣體的激發和電離24

3.3.1帶電粒子的運動狀態24

3.3.2粒子間踫撞後能量的變化規律25

3.3.3由電子非彈性踫撞產生的激發與電離27

3.3.4*二類非彈性踫撞33

3.3.5附著和離脫34

3.3.6帶電粒子的消失——消電離35

3.3.7氣體放電中的發光現像35

3.4氣體放電36

3.4.1氣體放電的過程36

3.4.2氣體放電的伏安特性曲線38

3.5輝光放電39

3.5.1輝光放電的特點39

3.5.2正常輝光放電和異常輝光放電41

3.5.3輝光放電兩極間各種特性的分布42

3.5.4輝光放電的空心陰極效應44

3.5.5射頻放電46

3.5.6微波放電48

3.5.7大氣壓下的輝光放電49

3.6弧光放電53

3.6.1弧光放電的特性53

3.6.2弧光放電的類型54

3.6.3熱弧光放電54

3.6.4冷陰極弧光放電56

3.7帶電粒子的作用57

3.7.1離子的作用57

3.7.2電子的作用60

3.8帶電粒子的運動60

3.8.1帶電粒子在電場中的運動61

3.8.2帶電粒子在磁場中的運動61

3.8.3帶電粒子在電磁場中的運動64

3.9電磁場的運用64

3.9.1同軸電磁場型離子鍍膜機65

3.9.2正交電磁場型離子鍍膜機65

參考文獻66

第4章真空蒸發鍍膜技術67

4.1真空蒸發鍍膜技術的分類67

4.2真空蒸發鍍膜機67

4.2.1電阻蒸發鍍膜機67

4.2.2電子槍蒸發鍍膜機71

4.2.3激光蒸發鍍膜機73

4.2.4高頻感應加熱蒸發鍍膜機74

4.3真空蒸發鍍膜層的組織74

4.3.1真空蒸發鍍膜層的形成條件74

4.3.2真空蒸發鍍膜層的生長規律77

4.3.3影響膜層生長的因素78

4.3.4膜層厚度的均勻性79

4.4真空蒸發鍍膜機80

4.4.1立式蒸發鍍膜機80

4.4.2卷繞式蒸發鍍膜機81

參考文獻84

第5章輝光放電離子鍍膜技術85

5.1直流二極型離子鍍膜技術85

5.1.1直流二極型離子鍍膜的裝置85

5.1.2直流二極型離子鍍膜的工藝過程86

5.1.3直流二極型離子鍍膜中的粒子能量86

5.1.4直流二極型離子鍍膜的條件87

5.1.5直流二極型離子鍍膜中高能離子的作用88

5.1.6離子鍍膜層形成的影響因素92

5.1.7直流二極型離子鍍膜技術的特點94

5.2輝光放電離子鍍膜技術的發展94

5.2.1電子槍蒸發源直流二極型離子鍍膜技術95

5.2.2活性反應離子鍍膜技術96

5.2.3熱陰極離子鍍膜技術97

5.2.4射頻離子鍍膜技術98

5.2.5集團離子束離子鍍膜技術98

5.3增強型輝光放電離子鍍膜技術的共同特點99

參考文獻100

第6章熱弧光放電離子鍍膜技術101

6.1空心陰極離子鍍膜技術102

6.1.1空心陰極離子鍍膜機102

6.1.2空心陰極離子鍍膜的工藝過程102

6.1.3空心陰極離子鍍膜的條件103

6.1.4空心陰極離子鍍膜機的發展104

6.2熱絲弧離子鍍膜技術105

6.2.1熱絲弧離子鍍膜機105

6.2.2熱絲弧離子鍍膜的工藝過程106

6.3熱弧光放電離子鍍膜的技術特點107

6.4輝光放電離子鍍膜與熱弧光放電離子鍍膜對比109

6.4.1電子槍對比109

6.4.2鍍膜技術特點對比109

參考文獻110

第7章陰極電弧離子鍍膜技術111

7.1陰極電弧源112

7.2小弧源離子鍍膜技術112

7.2.1小弧源離子鍍膜機的結構112

7.2.2小弧源離子鍍膜的工藝過程114

7.3陰極電弧離子鍍膜的機理114

7.4陰極電弧離子鍍膜技術的發展116

7.4.1小弧源離子鍍膜機的發展116

7.4.2矩形平面大弧源離子鍍膜機120

7.4.3柱狀陰極電弧源離子鍍膜機121

7.5對陰極電弧離子鍍膜機配置的特殊要求128

7.5.1引弧裝置的設置128

7.5.2磁場的設置128

7.5.3屏蔽結構的設置128

7.6陰極電弧離子鍍膜技術的特點129

7.7清洗技術的發展130

7.7.1鈦離子清洗工件的不足130

7.7.2弧光放電氬離子清洗技術131

7.7.3氣態源弧光放電氬離子清洗技術131

7.7.4固態源弧光放電氬離子清洗技術132

7.8陰極電弧離子鍍中脈衝偏壓電源的作用134

參考文獻137

第8章磁控濺射鍍膜技術139

8.1磁控濺射鍍膜的設備與工藝過程140

8.1.1平面靶磁控濺射鍍膜機140

8.1.2磁控濺射鍍膜的工藝過程140

8.2陰極濺射和磁控濺射142

8.2.1陰極濺射142

8.2.2磁控濺射144

8.3磁控濺射鍍膜技術的特點147

8.3.1磁控濺射鍍膜技術的優點147

8.3.2磁控濺射鍍膜技術的不足148

8.4磁控濺射離子鍍膜技術的發展149

8.4.1柱狀磁控濺射靶149

8.4.2平衡磁控濺射靶與非平衡磁控濺射靶151

8.4.3磁控濺射鍍介質薄膜技術的進步156

8.4.4熱陰極增強磁控濺射162

8.4.5高功率脈衝磁控濺射162

8.5磁控濺射工件清洗新技術165

8.5.1ABS源165

8.5.2弧光放電氬離子清洗工件166

8.5.3用弧光放電源增強磁控濺射鍍膜166

參考文獻167

第9章帶電粒子流在鍍膜中的作用169

9.1帶電粒子流的類型169

9.2離子束169

9.2.1離子束的能量及作用169

9.2.2離子注入170

9.2.3離子束濺射鍍膜和離子束刻蝕173

9.2.4離子束輔助沉積及低能離子源174

9.3弧光電子流180

9.3.1弧光電子流的特點與產生方法180

9.3.2弧光電子流的應用180

參考文獻182

*10章等離子體增強化學氣相沉積技術183

10.1氣態物質源鍍膜技術分類183

10.2化學氣相沉積技術184

10.2.1熱化學氣相沉積技術184

10.2.2金屬有機化合物氣相沉積技術188

10.2.3原子層沉積技術190

10.3等離子體增強化學氣相沉積技術192

10.3.1等離子體增強化學氣相沉積技術類型192

10.3.2直流輝光放電增強化學氣相沉積技術193

10.4等離子體增強化學氣相沉積原理196

10.4.1多原子氣體的熱運動196

10.4.2多原子氣體的激發和電離198

10.4.3等離子體中固體表面的反應200

10.4.4等離子體增強化學氣相沉積技術的優點200

10.5各種新型等離子體增強化學氣相沉積技術201

10.5.1直流磁控電子回旋PECVD技術202

10.5.2網籠等離子體浸沒離子沉積技術202

10.5.3電磁增強型卷繞鍍膜機203

10.5.4射頻增強等離子體化學氣相沉積技術205

10.5.5微波增強等離子體化學氣相沉積技術206

10.5.6電子回旋共振等離子體增強化學氣相沉積技術208

10.5.7熱絲弧弧光增強等離子體化學氣相沉積技術208

10.5.8直流等離子體噴射電弧增強化學氣相沉積技術208

參考文獻211

*11章等離子體聚合技術214

11.1概述214

11.1.1等離子體聚合的定義與特點214

11.1.2各種等離子體聚合技術簡介217

11.2等離子體聚合原理218

11.2.1等離子體中的激勵活化反應218

11.2.2等離子體聚合反應221

11.3等離子體聚合裝置及工藝222

11.3.1等離子體聚合裝置222

11.3.2等離子體聚合工藝226

11.3.3等離子體聚合工藝條件的選擇和控制227

11.4等離子體聚合膜的應用領域230

11.4.1等離子體直接聚合膜的應用領域230

11.4.2等離子體引發聚合薄膜的應用領域233

11.5等離子體表面改性234

11.5.1等離子體表面改性的定義234

11.5.2等離子體表面改性的特點234

11.5.3等離子體表面改性用的氣體235

11.5.4等離子體表面改性的應用領域235

參考文獻236

*12章離子鍍膜在太陽能利用領域的應用238

12.1概述238

12.2太陽能光伏薄膜領域的鍍膜技術239

12.2.1晶硅太陽能電池中的鍍膜技術240

12.2.2異質結太陽能電池中的鍍膜技術242

12.2.3晶硅太陽能電池鍍膜技術的發展244

12.2.4碲化鎘、銅銦鎵硒和鈣鈦礦太陽能電池中的鍍膜技術245

12.3太陽能光熱領域的鍍膜技術248

12.3.1光熱薄膜材料249

12.3.2低溫光熱薄膜250

12.3.3中溫光熱薄膜250

12.3.4高溫光熱薄膜250

12.4展望251

參考文獻251

*13章離子鍍膜在信息顯示

薄膜領域的應用253

13.1信息顯示技術的發展253

13.2現代信息顯示原理254

13.3信息顯示器件與信息顯示薄膜255

13.3.1薄膜晶體管255

13.3.2有機發光二極管256

13.3.3信息顯示薄膜與離子鍍膜技術256

13.4信息顯示薄膜的制備257

13.4.1有源層薄膜257

13.4.2OLED發光功能層薄膜260

13.4.3導電電極薄膜261

13.4.4絕緣層薄膜264

13.5信息顯示薄膜器件的制備265

13.6展望268

參考文獻268

*14章離子鍍膜在裝飾性薄膜領域的應用271

14.1概述271

14.2裝飾性薄膜的顏色272

14.3裝飾性薄膜的性能要求273

14.4裝飾性薄膜材料的選擇與優化275

14.4.1金色繫裝飾性薄膜275

14.4.2黑色繫裝飾性薄膜277

14.4.3銀色繫裝飾性薄膜279

14.4.4干涉裝飾性薄膜279

14.5裝飾性薄膜的發展趨勢280

14.5.1鮮艷的顏色280

14.5.2優異的耐蝕性281

14.5.3更高的力學性能281

參考文獻282

*15章離子鍍膜在光學薄膜領域的應用284

15.1光學薄膜的定義與基礎285

15.1.1光學薄膜的定義285

15.1.2光學薄膜的理論基礎285

15.1.3減反射光學薄膜289

15.1.4高反射光學薄膜290

15.1.5光學濾光片292

15.2光學薄膜的應用領域293

15.2.1光學薄膜在鍍膜眼鏡行業的應用293

15.2.2光學薄膜在儀器設備上的應用294

15.2.3光學薄膜在手機產品中的應用295

15.2.4光學薄膜在汽車行業中的應用296

15.2.5光學薄膜在光通信領域中的應用297

15.2.6光學薄膜在幕牆玻璃中的應用297

15.2.7光學薄膜在生物醫療領域中的應用299

15.2.8光學薄膜在紅外波段產品中的應用299

15.2.9光學薄膜在投影顯示產品中的應用299

15.3光學薄膜的制備技術300

15.3.1物理氣相沉積301

15.3.2化學氣相沉積303

15.3.3原子層沉積303

15.4光學薄膜的表征304

參考文獻304

*16章離子鍍膜在硬質塗層領域的應用306

16.1高端加工業對塗層刀具的新要求306

16.2硬質塗層的類型306

16.2.1普通硬質塗層307

16.2.2超硬塗層310

16.3沉積硬質塗層的離子鍍膜技術及其新發展315

16.3.1沉積硬質塗層的常規技術315

16.3.2沉積硬質塗層技術的發展316

參考文獻318

*17章離子鍍膜在碳基薄膜領域的應用321

17.1概述321

17.1.1碳基薄膜的類型321

17.1.2碳基薄相圖321

17.2碳基薄膜的結構322

17.2.1金剛石薄膜的結構322

17.2.2類金剛石碳基薄膜的結構323

17.2.3類石墨碳基薄膜的結構323

17.2.4類聚合物碳基薄膜的結構324

17.3碳基薄膜的制備技術與性能324

17.3.1金剛石薄膜的制備技術與性能324

17.3.2類金剛石碳基薄膜的制備技術與性能327

17.3.3類石墨碳基薄膜的制備技術與性能332

17.3.4類聚合物碳基薄膜的制備技術與性能333

17.4非晶碳基薄膜的應用334

17.4.1類金剛石碳基薄膜的應用334

17.4.2類石墨碳基薄膜的應用337

17.4.3類聚合物碳基薄膜的應用338

參考文獻339

*18章離子鍍膜在熱電薄膜領域的應用343

18.1熱電技術及熱電器件343

18.1.1塞貝克效應和帕爾貼效應343

18.1.2熱電器件345

18.2熱電薄膜材料346

18.2.1超晶格熱電薄膜346

18.2.2柔性熱電薄膜347

18.3熱電薄膜制備中常用的離子鍍膜技術348

18.3.1分子束外延348

18.3.2磁控濺射349

18.3.3脈衝激光沉積350

18.3.4其他常見熱電薄膜制備技術351

18.4離子鍍膜技術在熱電器件中的應用351

18.4.1在微型熱電器件研究中的應用351

18.4.2在熱電器件電極制備中的應用352

18.5展望354

參考文獻354

*19章離子鍍膜在低溫離子化學熱處理中的應用357

19.1概述357

19.1.1離子化學熱處理357

19.1.2低溫離子化學熱處理357

19.2低溫離子化學熱處理工藝358

19.2.1不鏽鋼低溫離子化學熱處理工藝358

19.2.2工模具鋼低溫離子化學熱處理工藝360

19.3低溫離子化學熱處理溫度的選擇361

19.3.1常規離子滲氮溫度361

19.3.2低溫離子化學熱處理溫度362

19.4低溫離子化學熱處理新技術364

19.4.1增設活性屏技術364

19.4.2熱絲增強低溫離子滲技術366

19.4.3弧光放電增強低溫離子滲技術367

參考文獻370