离子束表面改性技术研究综述讲义.ppt

离子束表面改性技术 研究综述 目录 概念 原理特点 应用领域 发展前景 离子束表面改性技术是70 年代初逐渐发展起来的一种新颖的表面改性技术。该技术是把工件放在离子注人机的真空室中, 在几十至几百千伏的电压下, 把所需元素的离子注人到工件表层内的一种表面强化处理工艺。大量实践已证实, 离子注人能使工件的摩擦系数、耐磨性、抗蚀性、耐疲劳性以及超导性能、催化性能、光学性等发生显著的变化。 概念 返回 应用领域 离子注入技术应用 微电子工业 机械工业 生物和医疗 应用领域 离子注入技术在微电子工业中的应用主要是利用其如下特点： 1.掺杂量和注入深度可以精确控制； 2.注入到硅中的杂志是直进的，横向扩散比热 扩散小十倍； 3.掺杂层大，面积均匀，重复性好和杂志纯度高。 离子注入技术也因此成为现代微电子技术中的基础工艺，在集成电路从中小规模发展到超大规模的过程中发挥了至关重要的作用，并在微波、激光和红外集成原件中也得到广泛应用。 应用领域 应用领域 生物医学中应用 主要用于假体、骨钉、膝和骨关节，注入离子后，假体的寿命可超过患者的寿命。 Co-Cr合金骨科植入物，注入后抗蚀性↑，形成Cr2N，减少Co、Cr、Ni的释放。 N—316L外科不锈钢中，疲劳寿命↑102，B、Ta减少点蚀 Nb—Ti-6Al-4V合金假体，抗腐蚀性↑；TiN层，表面钝化，μ↓ 应用领域 人 造 髋 关 节 应用领域 合金假体 应用领域 离子注入技术在机械工业中的应用 大量实验结果证明，当采用高能量离子注入机将各种离子大剂量注入基材表面以后，基材表面性质会发生很大变化，主要表现在以下几方面： 1.离子注入改变材料耐蚀性和抗高温氧化性能； 2.离子注入技术可以提高机械零件的耐磨性、疲劳强度； 3.离子注入技术可以提高材料的硬度和强度。 应用领域 返回 原理特点 注入元素 —— 离子化 —— 打入固体 电离室 高压加速 原子冶金特征 离子注入后，在零点几微米的表层中增加注入元素和辐射损伤，从而使金属的耐磨性、摩擦系数、抗氧化性、耐腐蚀性发生显著变化。 离子注入已在微电子技术、宇航、生物工程、医疗、核能等高技术领域应用，特别是工具、刀具、模具制造业的应用效果突出。 原理特点 优点 靶材与注入元素不受固溶度、扩散的限制；开发新材料 注入过程不受温度限制；根据需要，在高T，低 T，室T下进行，保证零件精度 直进性（横向扩展少），适合集成电路微细加工 精确控制掺杂数量、深度与位置，精度达亚微米级