PVD与CVD涂层工艺比较

PVD与CVD

太阳能真空管一般为玻璃双层同轴结构，采用高硼硅3.3特硬玻璃制造，在内管外壁采用磁控溅射镀膜技术，溅射选择性吸收涂层，如铝、纯铜、不锈钢或铝氮铝(AL-N-AL)等。如铜、不锈钢、氮化铝三靶干涉膜真空管，最里层是铜反射层，中间是不锈钢吸收层，最外是氮化铝减反层。
三、离子镀
将真空室中的辉光放电等离子体技术与真空蒸发镀膜技术结合起来的一种PVD技术。在真空条件下，借助于一种惰性气体的辉光放电使欲镀金属或合金蒸发离子化，在带负电荷的基体（工件）上形成镀膜的技术称为离子镀。
气相沉积技术
气相沉积技术也是在基体上形成功能膜的技术，它是利用气相之间的反应，在各种材料或制品表面沉积单层或多层薄膜，从而使材料或制品获得所需的各种优异性能，如常用的TiC、TiN、Ti(C,N)、(Ti,Al)N、 Cr2C3、Al2O3、C-BN 等超硬耐磨涂层。
气相沉积技术在1970年前也称作干镀， 1980年前后被广泛用于电子和装饰方面的无公害加工以及刀具的硬面涂层。近30多年来，随着电子器件、金属切削刀具以及各类尖端科学技术的发展，使得气相沉积技术得到了迅速发展和广泛应用。
溅射镀膜
在真空室内用几十电子伏持或更高动能的荷能粒子 (通常是Ar+)轰击阴极(沉积材料做的靶)，将其原子溅射出，迁移到基片(工件)上沉积形成镀层的过程称为溅射镀膜。在溅射镀膜中，被轰击的材料称为靶。

CVD和PVD工艺比较

A
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厚度上的区别正好可以弥补 PVD阶梯覆盖性能的不足
III. CVD镀层往往比各种PVD镀层略厚一些，前者厚度在7.5μm左右，后者通常不到2.5μm厚。CVD镀层的表面略比基体的表面粗糙些。相反，PVD镀膜如实地反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金属光泽，这在装饰镀膜方面十分重要。
A
而cvd的反应气体反应尾气都可能具有一定的腐蚀性可燃性及毒性反应尾气中还可能有粉末状以及碎片状的物质因此对设备环境操作人员都必须采取一定的措施加以防范
PVD和CVD两种工艺的对比
概述：同PVD工艺相比，CVD的最大优势就是
良好的阶梯覆盖性能，同时具有便于制备复合产物、不需高真空和淀积速率高等优点。CVD技术在19世纪 60 年代被引入半导体材料制备并快速发展。随 PECVD，HDPCVD和MOCVD等技术的出现，CVD 在集成电路制造中广泛应用于多晶硅、绝缘介质和金属薄膜的制备。
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IV. CVD反应发生在低真空的气态环境中，具有很好的绕镀性，所以密封在CVD反应器中的所有工件，除去支承点之外，全部表面都能完全镀好，甚至深孔、内壁也可镀上。相对而论，所有的PVD技术由于气压较低，绕镀性较差，因此工件背面和侧面的镀制效果不理想。PVD的反应器必须减少装载密度以避免形成阴影，而且装卡、固定比较复杂。在 PVD反应器中，通常工件要不停地转动，并且有时还需要边转边往复运动。

PVD与CVD表面处理技术

1. PVD简介

PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。

2. PVD技术的发展

PVD技术出现于二十世纪七十年代末，制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视，人们在开发高性能、高可靠性涂层设备的同时，也在硬质合金、陶瓷类刀具中进行了更加深入的涂层应用研究。与CVD工艺相比，PVD工艺处理温度低，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响；薄膜内部应力状态为压应力，更适于对硬质合金精密复杂刀具的涂层；PVD工艺对环境无不利影响，符合现代绿色制造的发展方向。目前PVD涂层技术已普遍应用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。

PVD技术不仅提高了薄膜与刀具基体材料的结合强度，涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta－C等多元复合涂层。

3. 星弧涂层的PVD技术

增强型磁控阴极弧：阴极弧技术是在真空条件下，通过低电压和高电流将靶材离化成离子状态，从而完成薄膜材料的沉积。增强型磁控阴极弧利用电磁场的共同作用，将靶材表面的电弧加以有效地控制，使材料的离化率更高，薄膜性能更加优异。

cvd或pvd镀膜原理

CVD或PVD镀膜原理

引言：

随着科技的不断进步，各种高科技产品的需求也越来越大。在许多电子产品和工业设备中，镀膜技术被广泛应用。其中，CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）是两种常见的镀膜方法。本文将重点介绍这两种方法的原理及其应用。

一、CVD镀膜原理：

CVD是一种基于气相反应的镀膜技术。其原理是通过在高温和低压环境下，将气体中的化学物质分解并沉积在基底表面上，形成一层致密且均匀的薄膜。具体步骤如下：

1. 基底表面的预处理：在进行CVD镀膜之前，需要对基底表面进行预处理，以去除杂质和提高表面的粗糙度，以便更好地与镀膜层结合。

2. 反应物的供给：在CVD过程中，需要提供反应物。这些反应物可以是气体或液体形式，根据需要选择不同的反应物。例如，金属气体、有机化合物或金属有机化合物可以作为反应物。

3. 反应室的设置：CVD镀膜通常在封闭的反应室中进行。反应室内的温度和压力可以根据所需的镀膜材料和薄膜性质进行调节。

4. 反应过程：在反应室内，反应物会在高温下分解，并与基底表面上的活性位点发生反应，生成新的化合物。这些化合物在基底表面沉积，逐渐形成一层均匀的薄膜。

5. 薄膜性质的调节：通过调节反应室内的温度、压力和反应物的浓度，可以控制薄膜的成分、结构和性质。这些参数的调节可以实现对薄膜的硬度、抗腐蚀性、电学性能等特性的控制。

6. 后处理：在CVD过程结束后，需要对镀膜进行后处理，以去除残余的反应物和提高薄膜的质量。这可以通过热处理、溶剂洗涤或化学处理等方法来实现。

CVD和PVD工艺比较

04 CVD和PVD工艺比较
沉积速度比较
总结词
CVD工艺的沉积速度通常比PVD工艺更快。
详细描述
CVD（化学气相沉积）工艺利用化学反应在基材上生成薄膜，其沉积速度通常较快，可以在短时间内覆盖大面积的基材。而PVD（物理气相沉积）工艺则是通过物理手段将气态物质沉积成固态薄膜，其沉积速度相对较慢。
CVD和PVD工艺比较
contents
目录
• 引言 • CVD工艺简介 • PVD工艺简介 • CVD和PVD工艺比较 • 结论
01 引言
目的和背景
当前，CVD和PVD技术广泛应用于材料制备和表面处理领域。随着科技的发展，这两种技术的重要性日益凸显。
尽管CVD和PVD技术有相似之处，但它们在某些方面仍存在显著差异。了解这些差异对于正确选择和应用这两种技术至关重要。
CVD工艺原理
CVD工艺原理是利用气态的先驱反应物在高温或催化剂的作用下发生化学反应，生成固态沉积物。
反应过程中，先驱反应物通过扩散作用到达基材表面，并在表面发生化学反应，形成固态沉积物。
CVD工艺应用
CVD工艺广泛应用于材料科学、电子学、光学等领域。
在电子学领域，CVD工艺可用于制备各种电子器件和集成电路的薄膜材料。
薄膜质量比较
总结词
CVD工艺生成的薄膜质量通常优于PVD工艺。

PVD和CVD涂层方法

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PVD和CVD涂层方法

涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。

前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。

近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已

发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道，国外某公司在焊接;.

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式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。

涂层成份又有哪些呢？各自的区别在哪里，应用面怎样。

CVD和PVD工艺比较

IV. CVD反应发生在低真空的气态环境中，具有很好的绕镀性绕镀性，所以密封在CVD反应器中的所有工件，绕镀性除去支承点之外，全部表面都能完全镀好，甚至深孔、内壁也可镀上。相对而论，所有的PVD技术由于气压较低，绕镀性较差，因此工件背面和侧面的镀制效果不理想。PVD的反应器必须减少装载密度以避免形成阴影，而且装卡、固定比较复杂。在 PVD反应器中，通常工件要不停地转动，并且有时还需要边转边往复运动。
பைடு நூலகம்
I. 工艺温度高低 CVD 和 PVD 之间的主要区别。工艺温度高低是温度对于高速钢镀膜具有重大意义。 CVD 法的工艺温度超过了高速钢的回火温度，用 CVD 法镀制的高速钢工件，必须进行镀膜后的真空热处理，以恢复硬度。镀后热处理会产生不容许的变形。 II. CVD 工艺对进人反应器工件的清洁要求 PVD 清洁要求清洁要求比工艺低一些，因为工件表面的一些脏东西很容易在高温下烧掉。此外，高温下得到的镀层结合强度要更好些。
V. 在CVD工艺过程中，要严格控制工艺条件控制工艺条件，否控制工艺条件则，系统中的反应气体或反应产物的腐蚀作用会使基体脆化。 VI. 比较CVD和PVD这两种工艺的成本成本比较困难，成本有人认为最初的设备投资PVD是CVD的3一4倍，而 PVD工艺的生产周期是CVD的1/10。在CVD的一个操作循环中，可以对各式各样的工件进行处理，而 PVD就受到很大限制。综合比较可以看出，在两种工艺都可用的范围内，采用PVD要比CVD代价高。

PVD与CVD

溅射镀膜的基本过程
正离子
溅射原子
靶
基片
靶面原子的溅射
溅射原子向基片的迁移
溅射原子在基片沉积
阴极溅射时溅射下来的材料原子具有10～35eV 的动能，比蒸镀时原子动能（0.1～1.0eV）大得多，因此溅射镀膜的附着力也比蒸镀膜大。
2．溅射镀膜的特点
与真空蒸镀法相比，阴极溅射有如下特点：
离子镀膜可以在金属表面或非金属表面上镀制金属膜或非金属膜，甚至可以镀塑料、石英、陶瓷、橡胶。可以镀单质膜，也可以镀化合物膜。各种金属、合金以及某些合成材料，热敏材料，高熔点材料，均可镀覆。采用不同的镀料，不同的放电气体及不同的工艺参数，就能获得与基体表面附着力强的耐磨镀层，表面致密的耐蚀镀层，润滑镀层，各种颜色的装饰镀层以及电子学、光学、能源科学等所需的特殊功能镀层。
绕射性好。
基片的正面反面甚至内孔、凹槽、狭缝等，都能沉积上薄膜。
沉积速率快，镀层质量好。
离子镀膜获得的镀层组织致密，针孔、气泡少。而且镀前对工件 ( 基片 )清洗处理较简单。成膜速度快，可达 75m/min ，可镀制厚达30m的镀层，是制备厚膜的重要手段。
2 离子镀膜的特点
可镀材质广泛
溅射镀膜
在真空室内用几十电子伏持或更高动能的荷能粒子 (通常是Ar+)轰击阴极(沉积材料做的靶)，将其原子溅射出，迁移到基片(工件)上沉积形成镀层的过程称为溅射镀膜。在溅射镀膜中，被轰击的材料称为靶。

优选薄膜技术中PVD和CVD的区别详解

物理气相沉积（PVD）
PVD
这种薄膜制备方法相对于下面还要介绍的化学气相沉积方法而言，具有以下几个特点: 1.需要使用固态的或者熔化态的物质作为沉积过程的源物质。 2.源物质要经过物理过程进入气相。 3.需要相对较低的气体压力环境。 4.在气相中及衬底表面并不发生化学反应。
物理气相沉积（PVD）
真空蒸镀
• 装置： • 真空系统 • 蒸发系统 • 基片支撑 • 挡板 • 监控系统
真空蒸镀
大量材料皆可以在真空中蒸发，最终在基片上凝结以形成薄膜。真空蒸发沉积过程由三个步骤组成: ①蒸发源材料由凝聚相转变成气相； ②在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运; ③蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。
缺点：需要制备专用膜料，靶利用率低
薄膜的化学气相沉积(CVD)
CVD
• 技术被称化学气相沉积(CVD)顾名思义，利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。
• 特别值得一提的是，在高质量的半导体晶体外延技术以及各种绝缘材料薄膜的制备中大量使用了化学气相沉积技术。比如，在MOS场效应管中，应用化学气相方法沉积的薄膜就包括多晶Si、 SiO2、SiN等。
溅射法
溅射法利用带有电荷的离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的原子的碰撞过程中使后者溅射出来。这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬底上薄膜的沉积。

pvd与cvd技术适用的薄膜制程

薄膜制程是一种利用物理或化学方法在基底上形成一层薄膜的工艺。在材料科学和工程中，薄膜制程被广泛应用于各种领域，如电子器件、光学器件、表面涂层等。其中，物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）和化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是两种常见的薄膜制备技术。

PVD技术是一种将固态材料通过物理蒸发或溅射的方式沉积在基底上的方法。它通常包括蒸发、溅射和离子镀三种方式。蒸发是将材料加热至高温，使其蒸发并沉积在基底上；溅射是通过离子轰击的方式将材料从固态转变为气态，并在真空环境中沉积在基底上；离子镀是利用离子束轰击材料表面，使其释放出离子，并将离子沉积在基底上。PVD技术具有高纯度、致密性好、结构均匀等优点，适用于制备金属薄膜、合金薄膜、氧化物薄膜等。

CVD技术是一种将气态或液态前体物质在基底表面化学反应生成固态产物的方法。它通常包括化学气相沉积和低压化学气相沉积两种方式。化学气相沉积是将气态前体物质与氧化剂在基底表面进行反应，生成固态产物；低压化学气相沉积是在较低的压力和温度下进行沉积。CVD技术具有成膜速度快、控制性好、沉积均匀等优点，适用于制备金属薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜等。

PVD和CVD技术在薄膜制程中有着不同的适用性。PVD技术适用

于制备厚度较薄的薄膜，通常在几纳米到几十微米之间。由于PVD 技术在沉积过程中，材料以固态形式进行转移，因此PVD制备的薄膜具有较高的致密性和纯度。此外，PVD技术还可以在复杂的表面结构上进行沉积，如孔洞、凹槽等，适用于制备具有特殊形状要求的薄膜。

pvd和cvd的应用场景

PVD（Physical Vapor Deposition）和CVD（Chemical Vapor Deposition）是两种常见的薄膜沉积技术，它们在许多不同的应用场景中发挥着重要作用。

首先，让我们来看PVD的应用场景。PVD技术广泛应用于表面涂层领域，比如在工具涂层、装饰涂层和光学薄膜等方面。在工具涂层方面，PVD被用于在刀具、模具和车削刀具等工具上涂覆陶瓷涂层或金属涂层，以提高工具的耐磨性和延长使用寿命。在装饰涂层方面，PVD技术可用于在钟表、珠宝、门把手和卫浴设备等产品上制作金属薄膜，赋予其金属光泽和耐腐蚀性。在光学薄膜方面，PVD技术被广泛应用于制造镜片、滤光片和反射镜等光学元件，以改善光学性能。

接下来，我们来看CVD的应用场景。CVD技术在半导体制造、光学薄膜、涂层和纳米材料合成等领域有着广泛的应用。在半导体制造方面，CVD被用于沉积绝缘层、导电层和掺杂层等薄膜，用于制造集成电路和光伏电池等器件。在光学薄膜方面，CVD技术可用于制备具有特定光学性能的薄膜，如抗反射膜、光学滤波器和激光膜等。在涂层方面，CVD可用于制备防腐蚀涂层、耐磨涂层和导热

涂层等功能性涂层。此外，CVD还被广泛应用于纳米材料的合成，如碳纳米管、石墨烯和纳米颗粒等。

总的来说，PVD和CVD技术在工业生产、科研领域和日常生活中都有着重要的应用，它们通过沉积不同性质的薄膜，为各种材料赋予特定的功能和性能，推动着许多领域的发展和进步。

PVD与CVD解析

被镀材料蒸发过程
蒸发材料粒子迁移过程
蒸发材料粒子沉积过程
在真空容器中将蒸镀材料(金属或非金属)加热，
ຫໍສະໝຸດ Baidu
当达到适当温度后，便有大量的原子和分子离开蒸镀材料的表面进入气相。
因为容器内气压足够低，这些原子或分子几乎不经碰撞地在空间内飞散，当到达表面温度相对低的被镀工件表面时，便凝结而形成薄膜。
气相沉积技术一般可分为两大类：物理气相沉积(Physical Vapour Deposition-PVD)和化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition--CVD)。
能力知识点1 物理气相沉积
在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其离子化为离子，直接沉积到基体表面上的方法称为物理气相沉积（PVD）。物理气相沉积法主要包括真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜等。
溅射镀膜
在真空室内用几十电子伏持或更高动能的荷能粒子 (通常是Ar+)轰击阴极(沉积材料做的靶)，将其原子溅射出，迁移到基片(工件)上沉积形成镀层的过程称为溅射镀膜。在溅射镀膜中，被轰击的材料称为靶。
二极溅射是最基本最简单的溅射装置。
在右图的直流二极溅射装置中，主要部件为靶 (阴极)、工件(基片)和阳极。
2．蒸发镀用途
蒸镀只适用于镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，例如用作电极的导电膜，光学透镜的反射膜及装饰用的金膜、银膜。

PVD和CVD

7.2 物理成膜

7.2.1 概述

1. 定义

利用蒸发、溅射沉积或复合的技术，不涉及到化学反应,成膜过程基本是一个物理过程而完成薄膜生长过程的技术,以PVD为代表。

2. 成膜方法与工艺

❑真空蒸发镀膜（包括脉冲激光沉积、分子束外延）

❑溅射镀膜

❑离子成膜

材料及试验方法

磁控溅射设备

溅射进样真空室

激光分子束外延设备Methods of film preparation include laser deposition, sputtering, MOCVD, and sol-gel techniques.

The composition and crystal structure of films depend on material quality, fabriccation method, synthesis condition, and post-annealing.

Natural World “Atomic-World ”Target/evaporated source Substrate surface Atomic rain Clusters Particles Discharge Impurity, Contamination Vacuum

Cloud

Earth surface --ground

Natural rain

Snow

Hail

Thunder storm

Dust, Pollution

Environmental protection Cloud

target

substrate

原子层的晶体生长“世界”与自然世界的比拟

PVD和CVD涂层方法

P V D和C V D涂层方法(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

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PVD和CVD涂层方法

涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。

前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5μm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10μm，并且设备简单，涂层均匀。因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。

近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD 法。国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为~，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。

涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。据报道，国外某公司在

薄膜技术中PVD和CVD的区别详解ppt课件

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真空蒸镀
蒸发源分类
（一）电阻加热蒸发（二）电子束加热蒸发（三）电弧加热蒸发（四）激光加热蒸发
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真空蒸镀
真空蒸发的影响因素
1.物质的蒸发速度 2.元素的蒸汽压 3.薄膜沉积的均匀性 4.薄膜沉积的纯度
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真空蒸镀
薄膜沉积的纯度
• 蒸发源的纯度； • 加热装置、坩埚可能造成的污染； • 真空系统中的残留气体。
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真空蒸镀
• 装置： • 真空系统 • 蒸发系统 • 基片支撑 • 挡板 • 监控系统
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真空蒸镀
大量材料皆可以在真空中蒸发，最终在基片上凝结以形成薄膜。真空蒸发沉积过程由三个步骤组成: ①蒸发源材料由凝聚相转变成气相； ②在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输运; ③蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。
物理气相沉积法过程的三个阶段： 1，从原材料中发射出粒子； 2，粒子运输到基片； 3，粒子在基片上凝结、成核、长大、成膜。
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物理气相沉积（PVD）
PVD
物理气相沉积技术中最为基本的两种方法就是蒸发法和溅射法，另外还有离子束和离子助等等方法。
蒸发法相对溅射法具有一些明显的优点，包括较高的沉积速度，相对较高的真空度，以及由此导致的较高的薄膜质址等。
直流溅射沉积装置