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1）本书系统介绍了各种现代离子镀膜技术的原理、特点、装备、工艺和应用，重点分析了各种离子镀膜新技术的设计理念。本书内容全面、新颖，紧密联系实际，具有很强的系统性、科学性、先进性和实用性。 2）本书主要内容包括：概述、真空物理和等离子体物理基础知识、真空蒸发镀膜、辉光放电离子镀膜、热弧光放电离子镀膜、阴极电弧离子镀膜、磁控溅射镀膜、带电粒子流在镀膜中的作用、等离子体增强化学气相沉积、等离子体聚合，以及离子镀膜技术在太阳能利用、信息显示薄膜、装饰性薄膜、光学薄膜、硬质涂层、碳基薄膜、热电薄膜等领域和低温离子化学热处理中的应用。
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本书系统地介绍了各种现代离子镀膜技术的原理、特点、装备、工艺、发展历程和应用。其主要内容包括概述、真空物理和等离子体物理基础知识、真空蒸发镀膜技术、辉光放电离子镀膜技术、热弧光放电离子镀膜技术、阴极电弧离子镀膜技术、磁控溅射镀膜技术、带电粒子流在镀膜中的作用、等离子体增强化学气相沉积技术、等离子体聚合技术，以及离子镀膜技术在太阳能利用、信息显示薄膜、装饰性薄膜、光学薄膜、硬质涂层、碳基薄膜、热电薄膜等领域和低温离子化学热处理中的应用。本书内容全面、新颖，紧密联系实际，具有很强的系统性、科学性、先进性和实用性。
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序1序2前言第1章概述11.1离子镀膜技术的应用领域11.2科学技术现代化对薄膜产品的新要求11.3镀膜技术的类型31.3.1薄膜的初始制备技术31.3.2离子镀膜技术31.4本书的主要内容5第2章真空物理基础知识62.1真空62.1.1真空的定义62.1.2真空的形成62.1.3真空度的意义72.2气体分子运动的基本规律72.2.1理想气体分子运动规律72.2.2理想气体的压强92.2.3气体分子的平均自由程102.2.4碰撞截面102.2.5分子运动速度112.3气体分子和固体表面的相互作用122.3.1碰撞122.3.2吸附和解吸或脱附122.3.3蒸发和升华132.4阴极表面的电子发射142.4.1固体表面的电子状态142.4.2金属的热电子发射162.4.3金属的冷场致发射182.4.4光电子发射182.4.5二次电子发射19参考文献20第3章等离子体物理基础知识213.1引言213.2等离子体223.2.1等离子体的定义223.2.2等离子体的分类233.2.3等离子体的获得方法243.3气体的激发和电离243.3.1带电粒子的运动状态243.3.2粒子间碰撞后能量的变化规律253.3.3由电子非弹性碰撞产生的激发与电离273.3.4第二类非弹性碰撞333.3.5附着和离脱343.3.6带电粒子的消失——消电离353.3.7气体放电中的发光现象353.4气体放电363.4.1气体放电的过程363.4.2气体放电的伏安特性曲线383.5辉光放电393.5.1辉光放电的特点393.5.2正常辉光放电和异常辉光放电413.5.3辉光放电两极间各种特性的分布423.5.4辉光放电的空心阴极效应443.5.5射频放电463.5.6微波放电483.5.7大气压下的辉光放电493.6弧光放电533.6.1弧光放电的特性533.6.2弧光放电的类型543.6.3热弧光放电543.6.4冷阴极弧光放电563.7带电粒子的作用573.7.1离子的作用573.7.2电子的作用603.8带电粒子的运动603.8.1带电粒子在电场中的运动613.8.2带电粒子在磁场中的运动613.8.3带电粒子在电磁场中的运动643.9电磁场的运用643.9.1同轴电磁场型离子镀膜机653.9.2正交电磁场型离子镀膜机65参考文献66第4章真空蒸发镀膜技术674.1真空蒸发镀膜技术的分类674.2真空蒸发镀膜机674.2.1电阻蒸发镀膜机674.2.2电子枪蒸发镀膜机714.2.3激光蒸发镀膜机734.2.4高频感应加热蒸发镀膜机744.3真空蒸发镀膜层的组织744.3.1真空蒸发镀膜层的形成条件744.3.2真空蒸发镀膜层的生长规律774.3.3影响膜层生长的因素784.3.4膜层厚度的均匀性794.4真空蒸发镀膜机804.4.1立式蒸发镀膜机804.4.2卷绕式蒸发镀膜机81参考文献84第5章辉光放电离子镀膜技术855.1直流二极型离子镀膜技术855.1.1直流二极型离子镀膜的装置855.1.2直流二极型离子镀膜的工艺过程865.1.3直流二极型离子镀膜中的粒子能量865.1.4直流二极型离子镀膜的条件875.1.5直流二极型离子镀膜中高能离子的作用885.1.6离子镀膜层形成的影响因素925.1.7直流二极型离子镀膜技术的特点945.2辉光放电离子镀膜技术的发展945.2.1电子枪蒸发源直流二极型离子镀膜技术955.2.2活性反应离子镀膜技术965.2.3热阴极离子镀膜技术975.2.4射频离子镀膜技术985.2.5集团离子束离子镀膜技术985.3增强型辉光放电离子镀膜技术的共同特点99参考文献100第6章热弧光放电离子镀膜技术1016.1空心阴极离子镀膜技术1026.1.1空心阴极离子镀膜机1026.1.2空心阴极离子镀膜的工艺过程1026.1.3空心阴极离子镀膜的条件1036.1.4空心阴极离子镀膜机的发展1046.2热丝弧离子镀膜技术1056.2.1热丝弧离子镀膜机1056.2.2热丝弧离子镀膜的工艺过程1066.3热弧光放电离子镀膜的技术特点1076.4辉光放电离子镀膜与热弧光放电离子镀膜对比1096.4.1电子枪对比1096.4.2镀膜技术特点对比109参考文献110第7章阴极电弧离子镀膜技术1117.1阴极电弧源1127.2小弧源离子镀膜技术1127.2.1小弧源离子镀膜机的结构1127.2.2小弧源离子镀膜的工艺过程1147.3阴极电弧离子镀膜的机理1147.4阴极电弧离子镀膜技术的发展1167.4.1小弧源离子镀膜机的发展1167.4.2矩形平面大弧源离子镀膜机1207.4.3柱状阴极电弧源离子镀膜机1217.5对阴极电弧离子镀膜机配置的特殊要求1287.5.1引弧装置的设置1287.5.2磁场的设置1287.5.3屏蔽结构的设置1287.6阴极电弧离子镀膜技术的特点1297.7清洗技术的发展1307.7.1钛离子清洗工件的不足1307.7.2弧光放电氩离子清洗技术1317.7.3气态源弧光放电氩离子清洗技术1317.7.4固态源弧光放电氩离子清洗技术1327.8阴极电弧离子镀中脉冲偏压电源的作用134参考文献137第8章磁控溅射镀膜技术1398.1磁控溅射镀膜的设备与工艺过程1408.1.1平面靶磁控溅射镀膜机1408.1.2磁控溅射镀膜的工艺过程1408.2阴极溅射和磁控溅射1428.2.1阴极溅射1428.2.2磁控溅射1448.3磁控溅射镀膜技术的特点1478.3.1磁控溅射镀膜技术的优点1478.3.2磁控溅射镀膜技术的不足1488.4磁控溅射离子镀膜技术的发展1498.4.1柱状磁控溅射靶1498.4.2平衡磁控溅射靶与非平衡磁控溅射靶1518.4.3磁控溅射镀介质薄膜技术的进步1568.4.4热阴极增强磁控溅射1628.4.5高功率脉冲磁控溅射1628.5磁控溅射工件清洗新技术1658.5.1ABS源1658.5.2弧光放电氩离子清洗工件1668.5.3用弧光放电源增强磁控溅射镀膜166参考文献167第9章带电粒子流在镀膜中的作用1699.1带电粒子流的类型1699.2离子束1699.2.1离子束的能量及作用1699.2.2离子注入1709.2.3离子束溅射镀膜和离子束刻蚀1739.2.4离子束辅助沉积及低能离子源1749.3弧光电子流1809.3.1弧光电子流的特点与产生方法1809.3.2弧光电子流的应用180参考文献182第10章等离子体增强化学气相沉积技术18310.1气态物质源镀膜技术分类18310.2化学气相沉积技术18410.2.1热化学气相沉积技术18410.2.2金属有机化合物气相沉积技术18810.2.3原子层沉积技术19010.3等离子体增强化学气相沉积技术19210.3.1等离子体增强化学气相沉积技术类型19210.3.2直流辉光放电增强化学气相沉积技术19310.4等离子体增强化学气相沉积原理19610.4.1多原子气体的热运动19610.4.2多原子气体的激发和电离19810.4.3等离子体中固体表面的反应20010.4.4等离子体增强化学气相沉积技术的优点20010.5各种新型等离子体增强化学气相沉积技术20110.5.1直流磁控电子回旋PECVD技术20210.5.2网笼等离子体浸没离子沉积技术20210.5.3电磁增强型卷绕镀膜机20310.5.4射频增强等离子体化学气相沉积技术20510.5.5微波增强等离子体化学气相沉积技术20610.5.6电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积技术20810.5.7热丝弧弧光增强等离子体化学气相沉积技术20810.5.8直流等离子体喷射电弧增强化学气相沉积技术208参考文献211第11章等离子体聚合技术21411.1概述21411.1.1等离子体聚合的定义与特点21411.1.2各种等离子体聚合技术简介21711.2等离子体聚合原理21811.2.1等离子体中的激励活化反应21811.2.2等离子体聚合反应22111.3等离子体聚合装置及工艺22211.3.1等离子体聚合装置22211.3.2等离子体聚合工艺22611.3.3等离子体聚合工艺条件的选择和控制22711.4等离子体聚合膜的应用领域23011.4.1等离子体直接聚合膜的应用领域23011.4.2等离子体引发聚合薄膜的应用领域23311.5等离子体表面改性23411.5.1等离子体表面改性的定义23411.5.2等离子体表面改性的特点23411.5.3等离子体表面改性用的气体23511.5.4等离子体表面改性的应用领域235参考文献236第12章离子镀膜在太阳能利用领域的应用23812.1概述23812.2太阳能光伏薄膜领域的镀膜技术23912.2.1晶硅太阳能电池中的镀膜技术24012.2.2异质结太阳能电池中的镀膜技术24212.2.3晶硅太阳能电池镀膜技术的发展24412.2.4碲化镉、铜铟镓硒和钙钛矿太阳能电池中的镀膜技术24512.3太阳能光热领域的镀膜技术24812.3.1光热薄膜材料24912.3.2低温光热薄膜25012.3.3中温光热薄膜25012.3.4高温光热薄膜25012.4展望251参考文献251第13章离子镀膜在信息显示薄膜领域的应用25313.1信息显示技术的发展25313.2现代信息显示原理25413.3信息显示器件与信息显示薄膜25513.3.1薄膜晶体管25513.3.2有机发光二极管25613.3.3信息显示薄膜与离子镀膜技术25613.4信息显示薄膜的制备25713.4.1有源层薄膜25713.4.2OLED发光功能层薄膜26013.4.3导电电极薄膜26113.4.4绝缘层薄膜26413.5信息显示薄膜器件的制备26513.6展望268参考文献268第14章离子镀膜在装饰性薄膜领域的应用27114.1概述27114.2装饰性薄膜的颜色27214.3装饰性薄膜的性能要求27314.4装饰性薄膜材料的选择与优化27514.4.1金色系装饰性薄膜27514.4.2黑色系装饰性薄膜27714.4.3银色系装饰性薄膜27914.4.4干涉装饰性薄膜27914.5装饰性薄膜的发展趋势28014.5.1鲜艳的颜色28014.5.2优异的耐蚀性28114.5.3更高的力学性能281参考文献282第15章离子镀膜在光学薄膜领域的应用28415.1光学薄膜的定义与基础28515.1.1光学薄膜的定义28515.1.2光学薄膜的理论基础28515.1.3减反射光学薄膜28915.1.4高反射光学薄膜29015.1.5光学滤光片29215.2光学薄膜的应用领域29315.2.1光学薄膜在镀膜眼镜行业的应用29315.2.2光学薄膜在仪器设备上的应用29415.2.3光学薄膜在手机产品中的应用29515.2.4光学薄膜在汽车行业中的应用29615.2.5光学薄膜在光通信领域中的应用29715.2.6光学薄膜在幕墙玻璃中的应用29715.2.7光学薄膜在生物医疗领域中的应用29915.2.8光学薄膜在红外波段产品中的应用29915.2.9光学薄膜在投影显示产品中的应用29915.3光学薄膜的制备技术30015.3.1物理气相沉积30115.3.2化学气相沉积30315.3.3原子层沉积30315.4光学薄膜的表征304参考文献304第16章离子镀膜在硬质涂层领域的应用30616.1高端加工业对涂层刀具的新要求30616.2硬质涂层的类型30616.2.1普通硬质涂层30716.2.2超硬涂层31016.3沉积硬质涂层的离子镀膜技术及其新发展31516.3.1沉积硬质涂层的常规技术31516.3.2沉积硬质涂层技术的发展316参考文献318第17章离子镀膜在碳基薄膜领域的应用32117.1概述32117.1.1碳基薄膜的类型32117.1.2碳基薄膜的三元相图32117.2碳基薄膜的结构32217.2.1金刚石薄膜的结构32217.2.2类金刚石碳基薄膜的结构32317.2.3类石墨碳基薄膜的结构32317.2.4类聚合物碳基薄膜的结构32417.3碳基薄膜的制备技术与性能32417.3.1金刚石薄膜的制备技术与性能32417.3.2类金刚石碳基薄膜的制备技术与性能32717.3.3类石墨碳基薄膜的制备技术与性能33217.3.4类聚合物碳基薄膜的制备技术与性能33317.4非晶碳基薄膜的应用33417.4.1类金刚石碳基薄膜的应用33417.4.2类石墨碳基薄膜的应用33717.4.3类聚合物碳基薄膜的应用338参考文献339第18章离子镀膜在热电薄膜领域的应用34318.1热电技术及热电器件34318.1.1塞贝克效应和帕尔贴效应34318.1.2热电器件34518.2热电薄膜材料34618.2.1超晶格热电薄膜34618.2.2柔性热电薄膜34718.3热电薄膜制备中常用的离子镀膜技术34818.3.1分子束外延34818.3.2磁控溅射34918.3.3脉冲激光沉积35018.3.4其他常见热电薄膜制备技术35118.4离子镀膜技术在热电器件中的应用35118.4.1在微型热电器件研究中的应用35118.4.2在热电器件电极制备中的应用35218.5展望354参考文献354第19章离子镀膜在低温离子化学热处理中的应用35719.1概述35719.1.1离子化学热处理35719.1.2低温离子化学热处理35719.2低温离子化学热处理工艺35819.2.1不锈钢低温离子化学热处理工艺35819.2.2工模具钢低温离子化学热处理工艺36019.3低温离子化学热处理温度的选择36119.3.1常规离子渗氮温度36119.3.2低温离子化学热处理温度36219.4低温离子化学热处理新技术36419.4.1增设活性屏技术36419.4.2热丝增强低温离子渗技术36619.4.3弧光放电增强低温离子渗技术367参考文献370
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现代前沿科技在向互联网、大数据、智能化、量子化方向发展，传统产业向高端、快速、节能、绿色环保方向加速前进。很多产品向智能化、集成化、自动化发展，要求零部件具有各种优异的性能，很多元器件要求轻、薄、细、小、微型化，因此，需要在零部件、元器件表面镀一层微米级或纳米级厚度并具有各种特殊功能的薄膜材料。制备薄膜材料的方法从开始利用热能，发展到利用气体放电产生的等离子体能量进行镀膜的离子镀膜技术。伴随现代科学技术发展的需求，离子镀膜技术取得了迅猛发展，各种增强等离子体作用的离子镀膜新技术层出不穷，产生气体放电的物质源从金属蒸气、惰性气体、无机气体发展到有机气体，应用范围扩展到国民经济的各个领域。 离子镀膜技术可以制备国防、通信、航天航空、能源领域的太阳能利用、信息存储、光磁存储薄膜，半导体器件中的PN结和导电、绝缘、屏蔽等功能薄膜，高端制造业中的工模具高硬耐磨涂层、耐腐蚀抗氧化涂层，以及人们生活中具有节能、节电、装饰、包装等各种优异性能的薄膜，推动了前沿科学的发展，美化了人们的生活，创造了巨大价值。离子镀膜技术为人类进步做出了巨大贡献。 近些年来，薄膜领域的科技工作者巧妙地利用等离子体能量研发出多种新型离子镀膜技术，本书将介绍各种离子镀膜技术的原理、特点、装备、工艺、发展历程和应用。本书定义：凡是在气体放电中进行镀膜的技术都称为离子镀膜技术。离子镀膜技术主要分为等离子体增强物理气相沉积技术、等离子体增强化学气相沉积技术、等离子体增强聚合技术。本书是一本有等离子体物理基础理论、能和当前国内外先进离子镀膜技术紧密联系的技术图书。希望本书的出版能够开阔离子镀膜技术在职人员的视野并帮助他们进行知识更新，给广大青年读者提供离子镀膜技术知识，以利于真空镀膜事业人才的培养，从而推动我国离子镀膜技术和薄膜事业的发展。 本书从第1章至第11章，在讲述真空物理和等离子体物理基本知识的基础上，全面系统地介绍了等离子体增强物理气相沉积技术、等离子体增强化学气相沉积技术和等离子体增强聚合技术等各种技术的原理、特点及其发展历程中的设计理念。这部分内容可帮助读者理解国内外科技工作者灵活巧妙地利用等离子体为镀膜全过程服务的思路，体会到学习和掌握离子镀膜技术相关基础知识的重要性。从第12章至第19章，介绍现代离子镀膜技术在国民经济各领域中的应用。这部分内容可帮助读者理解离子镀膜技术对现代前沿科技和社会经济发展的重要性。参加编著本书的作者都是在利用离子镀膜技术制备各种特殊功能薄膜的有成就的专家、教授和企业家。编写分工如下：第1～10章由北京联合大学王福贞教授撰写，第11章由北京印刷学院陈强教授撰写，第12章由钧石能源有限公司罗骞博士撰写，第13章由华南理工大学宁洪龙教授和史沐杨博士撰写，第14章由哈尔滨工业大学（深圳）武俊伟教授和深圳创隆实业有限公司马楠博士撰写，第15章由光芯薄膜（深圳）有限公司郭杏元博士撰写，第16章由中国科学院沈阳金属研究所赵彦辉博士撰写，第17章由中国科学研究院兰州化学物理研究所张广安研究员撰写，第18章由哈尔滨工业大学（深圳）曹峰教授和侯帅航博士研究生撰写，第19章由深圳笙歌等离子体渗入有限公司马胜歌总经理撰写。 在此向给予作者支持和帮助的专家、教授、企业家致以诚挚的谢意。研究生张佳乐、何云鹏、杨杰、梁富源、伍世悠、杨嘉然、李伦特、李志远、唐开元等参与了部分章节内容的校对、整理工作，在此表示衷心的感谢。 由于编著者的水平有限，书中不足之处敬请赐教。 编著者
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