研究背景与意义：
原子层沉积（ALD）作为一种基于自限制表面反应的薄膜制备方法，所沉积的薄膜具有优异的致密性、均匀性和三维共形性，在航空航天、半导体等领域展现广泛的应用。然而，ALD单原子层生长过程易受基体影响，前驱体易在表面高反应活性的位点选择性吸附形核，促使层状生长转变为岛状生长，难以避免结构缺陷的形成，严重制约薄膜的阻隔性能与功能稳定性的进一步提高。通过预处理方法调控基体表面反应活性位点分布，实现薄膜均匀生长，成为突破ALD技术瓶颈的关键，具有明确理论指导意义和显著的工程应用价值。
理论与技术途径：
本文提出了ALD复合离子注入预处理的方法，使用等离子体浸没离子注入（PIII）预处理的方法，利用双极性高功率脉冲磁控溅射放电（BP-HiPIMS）产生的高密度Ir离子加速轰击Re基体，改善表面微结构与元素分布，实现基体表面活性位点分布的高效调控，进而改善薄膜形核生长模式。第一性模拟与实验研究发现，离子注入预处理提高了反应活性位点密度和分布均匀性，在预处理表面的ALD Ir薄膜呈现更均匀的生长。具体而言，预处理引入表面的Ir位点降低最少0.124eV的沉积势能差，预处理表面生长的ALD Ir薄膜呈现了更高的晶粒密度，更少的缺陷与更小的晶粒间距，与更薄的厚度。
研究成果与价值：
离子注入预处理复合方法能改善基体表面微结构与元素分布，改善ALD薄膜形核生长模式，可以抑制薄膜缺陷产生，改善ALD薄膜的均匀性，为ALD薄膜的生长和成核行为及其与离子注入预处理的相互作用提供了新的见解。本文提出的复合方法可以为离子注入预处理在ALD的应用提供理论指导，有望提高亲和性较差基体表面生长ALD薄膜的均匀性，在扩散阻拦层，芯片先进封装等场景展现出重要应用潜力。
 

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