離子濺射儀 MSP - 1S 在材料薄膜制備領域扮演著關鍵角色，通過精準調控各項參數，能夠制備出滿足不同性能要求的薄膜材料。以下將從不同材料薄膜出發，探討如何精準調控參數以實現預期性能。
光學薄膜制備中的參數調控
Nb?O?光學薄膜：在制備 Nb?O?光學薄膜時，輔助離子源的離子束能量和離子束流對薄膜特性影響顯著。研究表明，在不同參數下，折射率在波長 550nm 處為 2.310 - 2.276，應力值為 - 281 - 152MPa。為獲得良好光學特性和薄膜微結構，需精確控制這些參數。例如，合適工藝參數下，消光系數可小于 10??，薄膜表面平整度佳。若期望提高薄膜折射率，可適當增加離子束能量，促進原子沉積過程中的能量傳遞，使薄膜原子排列更緊密，從而提高折射率。而對于應力控制，若應力過大可能導致薄膜龜裂，影響光學性能，此時可通過調整離子束流，優化離子轟擊強度，以降低應力。
SiO?薄膜：離子束濺射（IBS）制備的 SiO?薄膜通常存在較高壓應力，影響其性能。研究發現，采用高能 O?輔助離子轟擊，可在保持高光學質量的同時，將應力從 490MPa 降至 48MPa。因此，在制備 SiO?光學薄膜時，要精準控制 O?輔助離子的能量、流量以及轟擊時間等參數。如適當增加 O?流量，可增強其與濺射原子的反應，改變薄膜內部結構，降低應力。同時，控制轟擊時間也很關鍵，過長可能導致薄膜表面損傷，影響光學性能。
功能性薄膜制備中的參數調控
MAX 和 MXene 相薄膜：制備 MAX 和 MXene 相薄膜分兩步，首先用低能離子轟擊元素靶材，可形成混合相均勻層或各相多層陣列；然后進行真空熱退火，誘導擴散和相互作用，形成所需結構的復合材料。在第一步中，離子能量、靶材選擇及轟擊順序是關鍵參數。例如，選擇合適的離子能量，既能保證有效濺射原子，又避免對靶材過度損傷。不同靶材的先后轟擊順序或同時轟擊，會影響最終薄膜的相結構和成分分布。在熱退火步驟中，溫度和時間的精準控制至關重要。溫度過低或時間過短，擴散和相互作用不充分，無法形成理想結構；溫度過高或時間過長，可能導致薄膜過度生長或結構破壞。
SiC 薄膜：采用脈沖直流磁控濺射制備 SiC 薄膜時，功率脈沖頻率對薄膜性能影響較大。研究表明，所有沉積薄膜與基底附著力良好，呈光滑致密的非晶結構，且薄膜硬度隨脈沖頻率增加而增大。當脈沖頻率為 250kHz 時，薄膜具有最佳力學性能，硬度達 25.74GPa，附著力約 36N。因此，若要提高 SiC 薄膜的硬度等力學性能，可適當提高功率脈沖頻率。但需注意，過高頻率可能導致其他問題，如等離子體不穩定，影響薄膜均勻性。
半導體薄膜制備中的參數調控
金屬薄膜制備中的參數調控
其他材料薄膜制備中的參數調控
Ta?O?薄膜：采用離子束濺射技術制備 Ta?O?薄膜用于紫外高反射吸收薄膜時，通過調控氧氣流量可實現具有不同吸收的 Ta?O?薄膜的制備。氧氣流量影響 Ta?O?薄膜的化學組成和結構，進而影響其光學吸收性能。如增加氧氣流量，可能使 Ta?O?薄膜中氧含量增加，改變其能帶結構，從而調整吸收特性。通過精確控制氧氣流量，結合薄膜設計，可制備出滿足特定吸收率要求的紫外高反射吸收薄膜。
Si 薄膜用于寬帶吸收薄膜：在制備用于寬帶吸收的 Si 薄膜時，研究氧氣、氮氣流量對其光學特性的影響十分關鍵。通過改變氧氣、氮氣流量，可調整 Si 薄膜的化學組成和微觀結構，進而改變其在可見光和近紅外波段的吸收特性。例如，適當引入氧氣，可能在 Si 薄膜表面形成硅氧化物，改變其光學常數，實現對特定波段吸收的調控。同時，結合透、反射光譜和橢偏光譜的全光譜數值擬合法，精確計算 Si 薄膜的光學常數，為設計和制備滿足特定吸收率要求的寬帶吸收薄膜提供依據。
綜上所述，在使用離子濺射儀 MSP - 1S 制備不同材料薄膜時，需深入了解各參數對薄膜性能的影響機制，通過大量實驗和精確測量，精準調控參數，以滿足不同材料薄膜的性能要求。
