特点介绍：等离子体基离子注入技术

等离子体基离子注入具有如下特点：

1）注入元素的种类不受固溶度和扩散系数的影响，因此用该种方法可获得不同于平衡结构的特殊物质。该法是开发新型材料的非常独特的方法。

2）在真空中可对注入温度和注入后的温度进行任意控制，注入层不氧化、不变形、不发生退火软化，可作为最终工艺。

3）可获得两层或两层以上性能不同的复合材料，复合层不易脱落。注入层薄，工件尺寸基本不变。

4）可以对大量形状复杂的零件同时进行注入。

5）设备简单，成本较低，只需运行真空系统，无须产生和控制离子束。

6）为低温处理过程，高束流覆盖整个表面，避免了强离子束扫描引起的局部发热问题，可用于处理热敏材料。

7）有着高的剂量率，入射离子能量范围较宽，可实现大面积的注入。

迄今为止，人们在PBII工艺的机制和可能的应用方面已经进行了深入的研究。然而，使工艺由实验室向工业生产的转化还主要局限于个别、低能量的应用。事实上，大规模的生产所要求的生产工具尚在发展之中。高能大电流的脉冲发生器是制约PBII工艺应用于工业生产的主要因素。等离子鞘层的厚度可看作是脉冲电压的函数，分析表明，高于250kV的操作是极不现实的，不仅会导致等离子体鞘层尺度的大幅增加，而且产生等离子体成本也会大幅度增加。(www.xing528.com)

受到物理因素和技术因素的制约，PBII技术具有如下局限性：

1）注入离子能量受冷等离子体的特性限制，例如在一定的气压和一定的离子密度情况下，可以施加的脉冲峰值电压有一定的限制，因此目前等离子体基离子注入所采用的脉冲峰值电压一般都在100kV以下，这就限制了离子注入深度。

2）由于没有对离子种类进行分选的磁场，即使采用单一介质，等离子体中离子也非单一种类离子（如氮等离子体中N⁺和N₂⁺同时存在）。不同种类离子在相同脉冲电压作用下，其注入效果也不一样，因此PBII注入层中注入元素的浓度深度分布与束线离子注入有较大偏差。

3）离子注入能量呈连续分布，注入离子非单一能量，离子的能量分布取决于离子电量、偏压、气压、脉宽等。

4）PBII不是一个连续过程，在每一脉冲时段内，在峰值电压平台发生离子注入效应，而在电压为零时，工件浸泡在等离子体中，只发生中性离子吸附、沉淀作用，而无离子注入效应。

5）难以实现在线的剂量监测，离子加速轰击靶表面以及由此产生的二次电子发射会导致高的电流密度，并有可能形成X射线。

上述特点使PBII有别于传统的束线离子注入过程，而具有许多独有的特性。尽管PBII摆脱了视线过程的束缚，早期的研究结果证明在试样表面可获得均匀的结果，但进一步的研究却揭示出靶表面不均匀的剂量分布是不可避免的。