偏压电源的应用以及介绍

偏压电源(Bias power supply)是真空电弧离子镀和其他真空物理气相沉积设备的重要组成部分，在真空离子涂层中，偏置电源的好坏对薄膜质量起着至关重要的作用。偏压电源是涂层过程中应用于基板的负电压。偏压电源的阳极连接到真空室。

1.提高真空等离子体中带电粒子的能量，轰击电镀的工件表面，使高能粒子碰撞后获得新的表面，从而提高后续沉积膜层的结合力。

2.通过偏压电源轰击，在膜层和气体之间形成两者兼容的过渡金属层，使膜层和气体结合在一起。

3.用不同的电压输出极性或方法改变沉积规则，调整膜层颜色和性能。

4.通过带电离子的轰击，基板有加热效果。

5.去除吸附在基板上的气体和油污等，有助于提高膜层结合强度。

6.激活矩阵曲面。

7.具有净化电弧离子镀(Arc Ion Plating)大颗粒的效果。

偏压电源分类

根据波形可以分为：

直流偏压

直流脉冲偏置

偏压电源的主要特征

1.高频单极性脉冲偏压对工件施加压力。与直流偏压相比，存在电压中断间隔，可以减少火灾发生次数，保护工件表面。

2.脉冲间隔期间，可以中和工件表面积累的电荷，减少表面电荷积累引起的火。

3.高频逆变技术的快速拦截能力，可以有效减少每次点火时释放的能量，即使着火时，也能显著降低工件表面的大损伤程度。

4.脉冲间隙期间，工件表面沉积的离子能量很低。

5.通过调整频率、占空比，可以改善和调整成膜速度和质量。

直流叠加脉冲偏置

1.具有单极性脉冲偏置电源的所有特性。

2.在DC和DC叠加脉冲模式下，消除了单极性脉冲间隔之间离子能量极低的问题。

双极脉冲偏置

1.负脉冲的作用与单极性脉冲偏置电源相同，正脉冲的作用主要是吸引等离子体中的电子，中和工件表面的正电荷积累。因为电子的质量比离子小得多，所以加速容易，正脉冲的振幅比负脉冲振幅小得多。通常10~100V、正负脉冲的电流积分必须相同

2.正电源电压为0时，双极脉冲偏置变为单极性脉冲偏置。

偏压电源的载荷特性

偏置的工作量是等离子体，使用直流偏置时等离子体显示为电阻。使用脉冲偏压时，等离子体表示电阻，可以说是电阻和电容器的连接，水溶性的本质是由基板表面的等离子鞘产生的。直流偏置和脉冲偏置的比较

传统的电弧离子镀是通过在基板上施加直流负偏压来控制离子轰击能量，这种沉积工艺有以下缺点。

底体体温升高不利于在回火温度低的气体上堆积硬质膜。

高能离子轰击会引起严重的溅射，不能轻易通过提高离子轰击能量合成高反应阈能量的硬质膜。