PVD 涂层技术使用物理过程在表面上沉积薄膜。这些薄膜提供了一种非常方便的方法，无需完全改变产品材料即可获得所需的表面特性。这些层可以薄到只有千分之一纳米，并且可以改变所有类型的表面以抵抗腐蚀、减少摩擦、增加硬度等等。
在本文中，我们将探讨用于应用 PVD 涂层的两种最常见的物理气相沉积方法，即热蒸发和溅射沉积。
PVD 方法 1：热蒸发
热能用于蒸发目标材料，使其可用于将薄膜沉积到基板上。沉积材料可能包括纯金属、非金属、氧化物和氮化物。该工艺对薄膜特性（如厚度、粘附力、应力和晶粒结构）进行了高水平的控制。与其他 PVD 和 CVD 技术相比，热蒸发是沉积速率最高的技术之一。
典型的热蒸发系统由以下组件组成：
- 底物和靶标
- 热源
- 真空泵
- 压力控制器 / 闸阀
- 沉积速率监控器
- RGA（可选）
热蒸发需要大约 （1×10 的非常高的真空-6至 1×10-9托尔）。所需的真空度取决于纯度需求和所需的平均自由程。虽然在某些细节（例如真空水平）上有所不同，但以下三个步骤对于所有热蒸发装置都是通用的：
- 汽化：首先将目标材料放入真空室底部的坩埚中。然后使用热源（钨丝或电子束）将目标材料升华或煮沸成蒸汽。
- 从靶材到基材的运输：汽化的靶材形成蒸汽羽流，该蒸汽羽流传播到安装在靶材正上方的基材上。保持稳定的高真空度可确保环境不受污染，平均自由程可确保蒸汽从靶材到基材几乎无碰撞。
- 沉积和成核：由于基板表面处于相对较低的温度，因此蒸汽在与基板接触时会冷凝。冷凝之后是成核，形成第一层薄膜。这个过程一直进行，直到达到所需的薄膜厚度。
热蒸发方法
热蒸发也有亚型，通过蒸发目标材料的方法进行区分。方法包括分子束外延 （MBE）、电子束沉积、闪蒸和电阻蒸发。
常见应用
热蒸发最常用于在太阳能电池、OLED 显示器和薄膜晶体管上沉积导电金属层。它还用于铝制 PET 薄膜的制造过程。
PVD 方法 2：溅射沉积
溅射沉积是一种类似于热蒸发的视线工艺，但它使用通电的气体分子在衬底上沉积薄膜，并提供更好的台阶覆盖率。这种方法可用于沉积金属、非金属、合金和氧化物。
典型的溅射设备由以下组件组成：
- 底物和靶标
- 阴极和阳极
- 质量流量控制器
- 压力控制器/闸阀
- 真空泵
- 石英晶体
溅射是在 0 – 0.03 Torr 的相对较低的真空下进行的，氩气由于其高分子量而成为最常用的气体。溅射沉积的三个基本步骤如下：
- 汽化：目标连接到阴极，这会导致自由电子加速离开它。然后这些电子与氩分子碰撞，从最外层敲击电子并留下带正电的氩离子（负责等离子体辉光）。当氩离子加速向阴极移动并与靶材碰撞时，它们会敲除（溅射）靶材分子。
- 从靶材到衬底的运输：目标分子从氩离子中吸收一部分动能，将它们推向衬底并形成蒸汽流。在此阶段，稳定的真空度对于确保高质量的薄膜至关重要。
- 薄膜生长：溅射的靶分子粘附在基材上并形成薄膜涂层。可以通过控制惰性气体的流速来优化沉积速率。
溅射方法
射频、直流、脉冲直流和磁控溅射等不同的溅射工艺根据所用电源的类型进行分类。在沉积化合物时，使用一种称为反应溅射的特殊技术。
常见应用
最早的溅射应用是计算机硬盘的生产。溅射现在广泛用于集成电路加工、减反射或高发射率薄膜镀膜玻璃的生产、切削工具镀膜以及 CD 和 DVD 镀膜。
改进沉积装置中的压力控制
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