離子注入的主要不足之處是其注入層比較淺，約為百納米數(shù)量級(jí)。這一深度對(duì)材料表面改性，特別是金屬材料表面改性來說顯得不足。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。人們把離子注入與膜層沉積過程結(jié)合起來，形成了離子束輔助沉積表面改性技術(shù)。

    離子束輔助沉積技術(shù)是把離子注入與氣相沉積薄膜相結(jié)合的材料表面改性新技術(shù)。由于離子束能量范圍比較低，離子不能進(jìn)入材料表面，在鍍膜的過程中，一邊鍍膜一邊用低能的離子束照射，離子束給膜層原子提供相應(yīng)的能量，以改善形核、生長(zhǎng)的特點(diǎn)；離子束夯實(shí)膜層組織得到優(yōu)異的單質(zhì)膜;采用一定能量的離子束進(jìn)行擊混合，還可以反應(yīng)化合生成具有理想化學(xué)配比的化合物膜層。這種技術(shù)還可在較低的轟擊能量下連續(xù)生長(zhǎng)較厚的膜層。

    （1）離子束輔助沉積技術(shù)產(chǎn)生的效應(yīng)

    1）物理效應(yīng)，在鍍膜前離子的轟擊作用或?yàn)R射作用將表層吸附的雜質(zhì)原子、油污分子解附，脫離基體表面，從而大幅度改善界面狀態(tài)，有助于提高膜-基結(jié)合力。在鍍膜過程中，離子束輔助沉積中離子動(dòng)能在幾十電子伏至幾百電子伏之間可調(diào)。載能離子與基體或膜層原子碰撞后，將部分能量傳遞給基體原子，引起碰撞級(jí)聯(lián)效應(yīng)和反沖共混，這有助于界面共混層的寬化。

    2)化學(xué)效應(yīng)，常見的氮化物膜(如TiN、CrN、BN、Si3N4膜等)及氧化物薄膜(如Al2O3、CuO等)在應(yīng)用離子輔助積工藝制備時(shí)，一般均采用可與化學(xué)反應(yīng)的離子進(jìn)行轟擊。在膜層表面，這些離子與沉積原子或直接與基體原子反應(yīng)形成化合物。這種表面化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)型離子束增輔助積工藝的基礎(chǔ)與前提。高能離子轟擊也會(huì)造成一些結(jié)合較弱的化學(xué)鍵斷開，并重新結(jié)合成更為牢固的新鍵，可以獲得符合化學(xué)劑量比的化合物薄膜。

    (2)離子束輔助沉積的效果 離子束照射與膜層沉積過同步進(jìn)行，將離子束的輔助改性效應(yīng)貫穿于膜層沉積的全過程，最突出的效果是改善膜-基結(jié)合力、組織形貌、膜層應(yīng)力、膜層密度及過渡層成分和性能。離子束輔助沉積后的膜層組織較為致密，膜層的性能得到顯著提高。

——本文由濺射鍍膜設(shè)備廠家廣東振華發(fā)布