1、物理氣相沉積技術表示在真空條件下，采用物理方法，將材料源一一固體或液體表面氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子， 并通過低壓氣體（或等離子體）過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。物理氣相沉積的主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。發展到目前，物理氣相沉積技術不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。真空蒸鍍基本原理是在真空條件下， 使金屬、金屬合金或化合物蒸發， 然后沉積在基體 表面上，蒸發的方法常用電阻加熱， 高頻感應加熱，電子柬、激光束、離子束高能轟擊鍍料， 使蒸發成氣相，然后沉積在基體表面，歷史上，真空蒸鍍是P

2、VD法中使用最早的技術。濺射鍍膜基本原理是充僦（Ar）氣的真空條件下，使僦氣進行輝光放電， 這時僦（Ar）原子 電離成僦離子（Ar+）,僦離子在電場力的作用下，加速轟擊以鍍料制作的陰極靶材，靶材會被濺射出來而沉積到工件表面。如果采用直流輝光放電，稱直流（Qc）濺射，射頻（RF）輝光放電引起的稱射頻濺射。 磁控（M）輝光放電引起的稱磁控濺射。電弧等離子體鍍膜基本原理是在真空條件下，用引弧針引弧，使真空金壁（陽極）和鍍材（陰極）之間進行弧光放電， 陰極表 面快速移動著多個陰極弧斑，不斷迅速蒸發甚至“異華”鍍料，使之電離成以鍍料為主要成分的電弧等離子體，并能迅速將鍍料沉積于基體。因為有多弧斑，所以也

3、稱多弧蒸發離化過程。離子鍍基本原理是在真空條件下， 采用某種等離子體電離技術，使鍍料原子部分電離成 離子，同時產生許多高能量的中性原子， 在被鍍基體上加負偏壓。 這樣在深度負偏壓的作用 下，離子沉積于基體表面形成薄膜。物理氣相沉積技術基本原理可分三個工藝步驟：（1）鍍料的氣化：即使鍍料蒸發，異華或被濺射，也就是通過鍍料的氣化源。（2）鍍料原子、分子或離子的遷移：由氣化源供出原子、分子或離子經過碰撞后，產生 多種反應。（3）鍍料原子、分子或離子在基體上沉積。物理氣相沉積技術工藝過程簡單，對環境改善，無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基 體的結合力強。該技術廣泛應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑

4、、輕工、冶金、材料 等領域，可制備具有耐磨、耐腐飾、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性的膜層。隨著高科技及新興工業發展， 物理氣相沉積技術出現了不少新的先進的亮點，如多弧離子鍍與磁控濺射兼容技術，大型矩形長弧靶和濺射靶，非平衡磁控濺射靶，攣生靶技術，帶狀泡沫多弧沉積卷繞鍍層技術， 條狀纖維織物卷繞鍍層技術等， 使用的鍍層成套設備， 向計 算機全自動，大型化工業規模方向發展。化學氣相沉積是反應物質在氣態條件下發生化學反應，生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。它本質上屬于原子范疇的氣態傳質過程。現代科學和技術需要使用大量功能各異的無機新材料，這些功能

5、材料必須是高純的，或者是在高純材料中有意地摻人某種雜質形成的摻雜材料。但是，我們過去所熟悉的許多制備方法如高溫熔煉、水溶液中沉淀和結晶等往往難以滿足這些要求，也難以保證得到高純度的產品。因此,無機新材料的合成就成為現代材料科學中的主要課題。化學氣相沉積是近幾十年發展起來的制備無機材料的新技術。化學氣相淀積法已經廣泛用于提純物質、研制新晶體、淀積各種單晶、多晶或玻璃態無機薄膜材料。這些材料可以是 氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是 III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元 素間化合物，而且它們的物理功能可以通過氣相摻雜的淀積過程精確控制。目前，化學氣相淀積已成為無機合成化學的

6、一個新領域。它的特點是：1）在中溫或高溫下，通過氣態的初始化合物之間的氣相化學反應而形成固體物質沉積在 基體上。2）可以在常壓或者真空條件下 （負壓“進行沉積、通常真空沉積膜層質量較好）。3）采用等離子和激光輔助技術可以顯著地促進化學反應，使沉積可在較低的溫度下進 行。4）涂層的化學成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層。5）可以控制涂層的密度和涂層純度。6）繞鍍件好。可在復雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜。適合涂覆各種復雜形狀的工件。由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件。7）沉積層通常具有柱狀晶體結構，不耐彎曲，但可通過各種技術對化學反應

7、進行氣相擾 動，以改善其結構。8)可以通過各種反應形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物涂層。化學氣相沉積所用的反應體系必須滿足以下三個條件：(1)在沉積溫度下，反應物必須有足夠高的蒸汽壓。假如反應物在室溫下全部為氣態，沉積裝置就比較簡單；假如反應物在室溫下揮發性很小，就需要對其加熱，使其揮發，而且一般還要用運載氣體把它帶入反應室，這樣反應源到反應室的管道也需要加熱，以防止反應氣體在管道中冷凝下來。(2)反應的生成物，除了所需要的沉積物為固態薄膜外，其余都必須是氣態。(3)沉積薄膜的蒸汽壓應足夠低，以保證在整個沉積反應過程中，沉積的薄膜能維持在具有一定溫度的基體上。基體材料在沉積溫度下的蒸汽壓也必須足夠低。化學氣相沉積的優點：(1)沉積成膜裝置簡單；(2)與直接蒸發法相比，可在大大低于其熔點或分解溫度的沉積溫度下制造耐熔金屬和各種碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和氧化物薄膜；(3)成膜所需的反應源材料一般比較容易獲得，而且制備通一種薄膜可以選用不同的化學反應；有意識的改變和調節反應物的成分，又能方便的控制薄膜的成分和特性，因此靈活性較大；(4)特別適用于在形狀復雜的零件表面和內孔鍍膜。化學氣相沉積的缺點：(1)沉積速率不太高，一般在幾幾百 nm/min,不如蒸發和離子鍍，甚至低于濺射鍍膜；(2)在不少場合下，參加沉積的反應源和反應后的余氣易燃