适读人群 ：表面工程技术人员、相关领域的科研人员，相关专业的在校师生
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。

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。

序1
序2
前言
第1章概述1
11离子镀膜技术的应用领域1
12科学技术现代化对薄膜产品的新要求1
13镀膜技术的类型3
131薄膜的初始制备技术3
132离子镀膜技术3
14本书的主要内容5
第2章真空物理基础知识6
21真空6
211真空的定义6
212真空的形成6
213真空度的意义7
22气体分子运动的基本规律7
221理想气体分子运动规律7
222理想气体的压强9
223气体分子的平均自由程10
224碰撞截面10
225分子运动速度11
23气体分子和固体表面的相互作用12
231碰撞12
232吸附和解吸或脱附12
233蒸发和升华13
24阴极表面的电子发射14
241固体表面的电子状态14
242金属的热电子发射16
243金属的冷场致发射18
244光电子发射18
245二次电子发射19
参考文献20
第3章等离子体物理基础知识21
31引言21
32等离子体22
321等离子体的定义22
322等离子体的分类23
323等离子体的获得方法24
33气体的激发和电离24
331带电粒子的运动状态24
332粒子间碰撞后能量的变化规律25
333由电子非弹性碰撞产生的激发与电离27
334第二类非弹性碰撞33
335附着和离脱34
336带电粒子的消失——消电离35
337气体放电中的发光现象35
34气体放电36
341气体放电的过程36
342气体放电的伏安特性曲线38
35辉光放电39
351辉光放电的特点39
352正常辉光放电和异常辉光放电41
353辉光放电两极间各种特性的分布42
354辉光放电的空心阴极效应44
355射频放电46
356微波放电48
357大气压下的辉光放电49
36弧光放电53
361弧光放电的特性53
362弧光放电的类型54
363热弧光放电54
364冷阴极弧光放电56
37带电粒子的作用57
371离子的作用57
372电子的作用60
38带电粒子的运动60
381带电粒子在电场中的运动61
382带电粒子在磁场中的运动61
383带电粒子在电磁场中的运动64
39电磁场的运用64
391同轴电磁场型离子镀膜机65
392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67
41真空蒸发镀膜技术的分类67
42真空蒸发镀膜机67
421电阻蒸发镀膜机67
422电子枪蒸发镀膜机71
423激光蒸发镀膜机73
424高频感应加热蒸发镀膜机74
43真空蒸发镀膜层的组织74
431真空蒸发镀膜层的形成条件74
432真空蒸发镀膜层的生长规律77
433影响膜层生长的因素78
434膜层厚度的均匀性79
44真空蒸发镀膜机80
441立式蒸发镀膜机80
442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85
51直流二极型离子镀膜技术85
511直流二极型离子镀膜的装置85
512直流二极型离子镀膜的工艺过程86
513直流二极型离子镀膜中的粒子能量86
514直流二极型离子镀膜的条件87
515直流二极型离子镀膜中高能离子的作用88
516离子镀膜层形成的影响因素92
517直流二极型离子镀膜技术的特点94
52辉光放电离子镀膜技术的发展94
521电子枪蒸发源直流二极型离子镀膜技术95
522活性反应离子镀膜技术96
523热阴极离子镀膜技术97
524射频离子镀膜技术98
525集团离子束离子镀膜技术98
53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101
61空心阴极离子镀膜技术102
611空心阴极离子镀膜机102
612空心阴极离子镀膜的工艺过程102
613空心阴极离子镀膜的条件103
614空心阴极离子镀膜机的发展104
62热丝弧离子镀膜技术105
621热丝弧离子镀膜机105
622热丝弧离子镀膜的工艺过程106
63热弧光放电离子镀膜的技术特点107
64辉光放电离子镀膜与热弧光放电离子镀膜对比109
641电子枪对比109
642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111
71阴极电弧源112
72小弧源离子镀膜技术112
721小弧源离子镀膜机的结构112
722小弧源离子镀膜的工艺过程114
73阴极电弧离子镀膜的机理114
74阴极电弧离子镀膜技术的发展116
741小弧源离子镀膜机的发展116
742矩形平面大弧源离子镀膜机120
743柱状阴极电弧源离子镀膜机121
75对阴极电弧离子镀膜机配置的特殊要求128
751引弧装置的设置128
752磁场的设置128
753屏蔽结构的设置128
76阴极电弧离子镀膜技术的特点129
77清洗技术的发展130
771钛离子清洗工件的不足130
772弧光放电氩离子清洗技术131
773气态源弧光放电氩离子清洗技术131
774固态源弧光放电氩离子清洗技术132
78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139
81磁控溅射镀膜的设备与工艺过程140
811平面靶磁控溅射镀膜机140
812磁控溅射镀膜的工艺过程140
82阴极溅射和磁控溅射142
821阴极溅射142
822磁控溅射144
83磁控溅射镀膜技术的特点147
831磁控溅射镀膜技术的优点147
832磁控溅射镀膜技术的不足148
84磁控溅射离子镀膜技术的发展149
841柱状磁控溅射靶149
842平衡磁控溅射靶与非平衡磁控溅射靶151
843磁控溅射镀介质薄膜技术的进步156
844热阴极增强磁控溅射162
845高功率脉冲磁控溅射162
85磁控溅射工件清洗新技术165
851ABS源165
852弧光放电氩离子清洗工件166
853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169
91带电粒子流的类型169
92离子束169
921离子束的能量及作用169
922离子注入170
923离子束溅射镀膜和离子束刻蚀173
924离子束辅助沉积及低能离子源174
93弧光电子流180
931弧光电子流的特点与产生方法180
932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183
101气态物质源镀膜技术分类183
102化学气相沉积技术184
1021热化学气相沉积技术184
1022金属有机化合物气相沉积技术188
1023原子层沉积技术190
103等离子体增强化学气相沉积技术192
1031等离子体增强化学气相沉积技术类型192
1032直流辉光放电增强化学气相沉积技术193
104等离子体增强化学气相沉积原理196
1041多原子气体的热运动196
1042多原子气体的激发和电离198
1043等离子体中固体表面的反应200
1044等离子体增强化学气相沉积技术的优点200
105各种新型等离子体增强化学气相沉积技术201
1051直流磁控电子回旋PECVD技术202
1052网笼等离子体浸没离子沉积技术202
1053电磁增强型卷绕镀膜机203
1054射频增强等离子体化学气相沉积技术205
1055微波增强等离子体化学气相沉积技术206
1056电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积技术208
1057热丝弧弧光增强等离子体化学气相沉积技术208
1058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214
111概述214
1111等离子体聚合的定义与特点214
1112各种等离子体聚合技术简介217
112等离子体聚合原理218
1121等离子体中的激励活化反应218
1122等离子体聚合反应221
113等离子体聚合装置及工艺222
1131等离子体聚合装置222
1132等离子体聚合工艺226
1133等离子体聚合工艺条件的选择和控制227
114等离子体聚合膜的应用领域230
1141等离子体直接聚合膜的应用领域230
1142等离子体引发聚合薄膜的应用领域233
115等离子体表面改性234
1151等离子体表面改性的定义234
1152等离子体表面改性的特点234
1153等离子体表面改性用的气体235
1154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238
121概述238
122太阳能光伏薄膜领域的镀膜技术239
1221晶硅太阳能电池中的镀膜技术240
1222异质结太阳能电池中的镀膜技术242
1223晶硅太阳能电池镀膜技术的发展244
1224碲化镉、铜铟镓硒和钙钛矿太阳能电池中的镀膜技术245
123太阳能光热领域的镀膜技术248
1231光热薄膜材料249
1232低温光热薄膜250
1233中温光热薄膜250
1234高温光热薄膜250
124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253
131信息显示技术的发展253
132现代信息显示原理254
133信息显示器件与信息显示薄膜255
1331薄膜晶体管255
1332有机发光二极管256
1333信息显示薄膜与离子镀膜技术256
134信息显示薄膜的制备257
1341有源层薄膜257
1342OLED发光功能层薄膜260
1343导电电极薄膜261
1344绝缘层薄膜264
135信息显示薄膜器件的制备265
136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271
141概述271
142装饰性薄膜的颜色272
143装饰性薄膜的性能要求273
144装饰性薄膜材料的选择与优化275
1441金色系装饰性薄膜275
1442黑色系装饰性薄膜277
1443银色系装饰性薄膜279
1444干涉装饰性薄膜279
145装饰性薄膜的发展趋势280
1451鲜艳的颜色280
1452优异的耐蚀性281
1453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284
151光学薄膜的定义与基础285
1511光学薄膜的定义285
1512光学薄膜的理论基础285
1513减反射光学薄膜289
1514高反射光学薄膜290
1515光学滤光片292
152光学薄膜的应用领域293
1521光学薄膜在镀膜眼镜行业的应用293
1522光学薄膜在仪器设备上的应用294
1523光学薄膜在手机产品中的应用295
1524光学薄膜在汽车行业中的应用296
1525光学薄膜在光通信领域中的应用297
1526光学薄膜在幕墙玻璃中的应用297
1527光学薄膜在生物医疗领域中的应用299
1528光学薄膜在红外波段产品中的应用299
1529光学薄膜在投影显示产品中的应用299
153光学薄膜的制备技术300
1531物理气相沉积301
1532化学气相沉积303
1533原子层沉积303
154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306
161高端加工业对涂层刀具的新要求306
162硬质涂层的类型306
1621普通硬质涂层307
1622超硬涂层310
163沉积硬质涂层的离子镀膜技术及其新发展315
1631沉积硬质涂层的常规技术315
1632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321
171概述321
1711碳基薄膜的类型321
1712碳基薄膜的三元相图321
172碳基薄膜的结构322
1721金刚石薄膜的结构322
1722类金刚石碳基薄膜的结构323
1723类石墨碳基薄膜的结构323
1724类聚合物碳基薄膜的结构324
173碳基薄膜的制备技术与性能324
1731金刚石薄膜的制备技术与性能324
1732类金刚石碳基薄膜的制备技术与性能327
1733类石墨碳基薄膜的制备技术与性能332
1734类聚合物碳基薄膜的制备技术与性能333
174非晶碳基薄膜的应用334
1741类金刚石碳基薄膜的应用334
1742类石墨碳基薄膜的应用337
1743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343
181热电技术及热电器件343
1811塞贝克效应和帕尔贴效应343
1812热电器件345
182热电薄膜材料346
1821超晶格热电薄膜346
1822柔性热电薄膜347
183热电薄膜制备中常用的离子镀膜技术348
1831分子束外延348
1832磁控溅射349
1833脉冲激光沉积350
1834其他常见热电薄膜制备技术351
184离子镀膜技术在热电器件中的应用351
1841在微型热电器件研究中的应用351
1842在热电器件电极制备中的应用352
185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357
191概述357
1911离子化学热处理357
1912低温离子化学热处理357
192低温离子化学热处理工艺358
1921不锈钢低温离子化学热处理工艺358
1922工模具钢低温离子化学热处理工艺360
193低温离子化学热处理温度的选择361
1931常规离子渗氮温度361
1932低温离子化学热处理温度362
194低温离子化学热处理新技术364
1941增设活性屏技术364
1942热丝增强低温离子渗技术366
1943弧光放电增强低温离子渗技术367
参考文献370

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