薄膜制备技术PVD
PVD制备TCO工艺总结
触控面板
TCO材料作为触控面板的导电膜层， 能够实现高灵敏度的触控响应。
显示器
TCO材料能够提高显示器的透光率 和色彩表现，广泛应用于液晶显示 器、OLED显示器等领域。
03 PVD制备TCO工艺流程
靶材选择
01
02
03
靶材纯度
选择高纯度靶材以保证薄 膜的纯净度，减少杂质和 缺陷。
靶材晶体结构
06 PVD制备TCO工艺未来展 望
技术发展趋势
1 2 3
高效能
随着科技的不断进步，PVD制备TCO工艺将朝着 更高效率和更低能耗的方向发展，提高生产效率 和降低成本。
智能化
智能化技术将应用于PVD制备TCO工艺中，实现 自动化控制和优化生产过程，提高产品质量和稳 定性。
环保化
环保法规日益严格，PVD制备TCO工艺将更加注 重环保和可持续发展，减少对环境的影响。
应用领域拓展
新材料领域
随着新材料技术的不断发展， PVD制备TCO工艺将应用于更多 新材料领域，如新型太阳能电池、 柔性电子等。
新能源领域
在新能源领域，PVD制备TCO工 艺将应用于太阳能电池、风力发 电等领域，推动可再生能源的发 展。
生物医疗领域
PVD制备TCO工艺在生物医疗领 域的应用也将逐渐增多，如生物 传感器、医疗设备等。
辉光放电产生等离子体
辉光放电原理
01
辉光放电是一种气体放电现象，通过高压电场使气体电离产生
等离子体。
辉光放电条件
02
控制放电电压、电流和气体流量等参数，以产生稳定和高效的
等离子体。
等离子体诊断
03
通过诊断工具对等离子体的性质进行监测，如电子温度、密度、
PVD制备TCO工艺总结
PVD制备TCO工艺总结PVD (Physical Vapor Deposition)工艺是一种常用的制备透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide，TCO）薄膜的方法。
TCO材料在太阳能电池、平板显示器等各种电子器件中具有重要的应用价值。
以下是PVD制备TCO工艺的总结：工艺流程：1.准备基底：选择适合的基底材料，如玻璃、聚合物等，并进行表面清洗和处理，以提高TCO薄膜的附着性。
2.准备靶材：选择合适的透明导电氧化物材料，如氧化锌（ZnO）或二氧化锡（SnO2）等，并将其制备成靶材。
3.靶材热蒸发：将制备好的靶材安装到蒸发器中，通入高纯度的惰性气体，如氩气。
通过加热靶材，使其蒸发并沉积在基底表面上。
4.薄膜沉积：在蒸发过程中，将基底放置在蒸发器上方的恰当位置，以使蒸发的材料能均匀地沉积在基底表面上。
可以调节基底与蒸发器之间的距离和角度来控制沉积速率和均匀性。
5.薄膜处理：制备好的TCO薄膜可能存在缺陷、杂质或应力等问题，需要进行后续的处理，如退火、离子束雕刻等，以提高薄膜的质量和性能。
6.薄膜测试：对制备好的TCO薄膜进行各项性能测试和表征，如电阻、透明度、厚度、粗糙度等，以确保薄膜符合要求。
工艺优点：1.高度可控性：PVD工艺可以精确地控制薄膜的沉积速率、成分和厚度，以满足特定应用的要求。
2.高成膜速率：通过调节蒸发器的参数，可以获得较高的薄膜沉积速率，提高生产效率。
3.薄膜质量优良：PVD工艺制备的TCO薄膜具有较高的结晶度和致密度，且表面光滑，有利于提高薄膜的传导性和透明度。
4.适用范围广：PVD工艺适用于各种基底材料和不同形状的器件制备，具有较高的工艺通用性。
工艺挑战：1.成本较高：相比于其他制备方法，PVD工艺需要较高的设备成本和能源消耗，因此在大规模生产中可能会受到经济因素的限制。
2.薄膜厚度均匀性：在PVD工艺中，薄膜的均匀性与基底与蒸发器之间的距离和角度有关。
半导体pvd设备原理
半导体pvd设备原理
半导体物理气相沉积（PVD）设备是一种常用于制备薄膜材料的技术。
这种设备基于物理原理，通过在真空环境下加热材料，使其升华并沉积在基底上，形成所需的薄膜。
PVD设备的工作原理如下：
将待沉积的材料放置在真空室中。
真空室的设计是为了排除外部空气，以确保材料在无氧环境下处理。
然后，通过加热材料，使其升华成为气态。
升华的材料蒸汽会扩散到真空室中，并沉积在基底表面上。
基底通常是需要涂覆薄膜的物体，例如电子器件或太阳能电池。
沉积过程可以通过不同的方法实现。
其中一种常用的方法是磁控溅射，它利用磁场将金属靶材的离子击打到基底上。
这种方法可以控制沉积速率和薄膜的成分。
另一种常用的方法是电子束蒸发，它使用电子束加热材料，使其升华并沉积在基底上。
电子束蒸发具有较高的沉积速率和较好的薄膜均匀性。
PVD设备的优点在于可以制备高质量的薄膜，并具有较好的控制能力。
通过调节沉积条件，可以控制薄膜的成分、厚度和结构。
这使得PVD设备在半导体制造、光电子学和纳米器件制备等领域得到广泛应用。
然而，PVD设备也存在一些局限性。
首先，沉积速率相对较低，需要较长的时间来制备较厚的薄膜。
此外，PVD设备对材料的选择性较差，只能用于制备一些高熔点的材料。
总的来说，半导体PVD设备是一种重要的制备薄膜材料的工具。
通过控制沉积条件，可以制备具有特定性质和结构的薄膜，满足不同应用的需求。
随着技术的不断进步，PVD设备将继续在材料科学和工程中发挥重要作用。
PPVD退镀工艺介绍完全版
PPVD退镀工艺介绍完全版PPVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，可以在材料表面形成均匀、致密、具有高附着力的薄膜。
该工艺使用了物理过程，如蒸发和溅射，而不需要化学反应，因此得名物理气相沉积。
PPVD工艺包括以下主要步骤：薄膜源材料的蒸发或溅射、通过惰性气体将蒸汽或粒子输送到基板表面、在基板上沉积形成薄膜。
下面将详细介绍每个步骤。
首先是薄膜源材料的蒸发或溅射。
蒸发是将固态材料加热至其沸点，使其转变成蒸汽。
通常，薄膜源材料被加热至高温状态，进而蒸发。
溅射是利用电弧放电、离子束等方法，将源材料击打出固体表面，使其形成粒子状态。
这些粒子或蒸汽化合物则被用来形成薄膜。
接下来是物质输送过程。
蒸汽或溅射的材料通过惰性气体，如氩气，输送到基板表面。
这种气体的作用是将蒸汽或粒子保持在运动状态，并将其引向基板，形成均匀的沉积。
最后是沉积过程。
蒸汽或粒子达到基板后，它们会凝结并附着在基板表面，形成薄膜。
这个过程中，基板通常被加热以提高薄膜的结晶度和附着力。
薄膜的厚度和性质可以通过调节蒸发源的温度、惰性气体的流量和沉积时间等参数来控制。
PPVD工艺具有许多优点。
首先，它可以在不同的基板上沉积薄膜，包括金属、绝缘体和半导体材料。
其次，薄膜沉积速度较快，可以在较短的时间内形成均匀的薄膜。
此外，PPVD工艺能够沉积非晶态或纳米晶薄膜，这些薄膜具有许多特殊性质，例如低摩擦、高硬度和超导性等。
总之，PPVD工艺是一种非常有用的薄膜制备技术，广泛应用于微电子、光学、太阳能电池、涂层保护等领域。
PPVD （Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）是一种常用的薄膜制备技术，可以在材料表面形成均匀、致密、具有高附着力的薄膜。
该工艺使用了物理过程，如蒸发和溅射，而不需要化学反应，因此得名物理气相沉积。
PPVD技术被广泛应用于微电子、光学、太阳能电池、涂层保护等众多领域。
薄膜技术中PVD和CVD的区别详解
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溅射法
直流溅射沉积装置
真空系统中，靶材
是需要溅射的材料， 它作为阴极。相对于 作为阳极的衬底加有 数千伏的电压。在对 系统预抽真空以后， 充入适当压力的惰性 气体。
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溅射法
溅射法分类
(1)直流溅射; (2)高频溅射; (3)磁控溅射； (4)反应溅射； (5)离子镀。
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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。
物理气相沉积（PVD）
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。
薄膜制备
张洋洋
薄膜制备工艺包括：薄膜制备方法的 选择，基体材料的选择及表面处理， 薄膜制备条件的选择和薄膜结构、性 能与工艺参数的关系等。
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薄
膜
物理气相沉积（PVD）
制
化学气相沉积 （ CVD）
一种pvd的制作方法
一种pvd的制作方法
PVD即物理气相沉积技术，是通过激发气体分子在真空环境下蒸发或溅射目标材料的方法，在基材表面生成一层薄膜。
PVD的制作方法：
1. 准备目标材料。
将目标材料加热至一定温度，使其蒸发或溅射。
2. 制备真空环境。
将制作工具置于真空室中，在减压条件下形成真空环境，以避免大气中的杂质影响薄膜的质量。
3. 气体激发。
注入惰性气体（如氩、氦）至真空环境中，激发气体分子与蒸发或溅射出的目标材料相互作用。
4. 沉积薄膜。
目标材料蒸发或溅射后，其原子或分子会在真空环境中游离，最终在基材表面形成薄膜。
5. 控制沉积参数。
通过控制沉积参数（如沉积速率、电流、工作距离等）来控制生成薄膜的厚度和性质。
6. 结束沉积过程。
当达到所需厚度时，停止目标材料的蒸发或溅射，并恢复正常大气压环境。
PVD制作方法可以制备多种材料的薄膜，如金属、氧化物等，被广泛应用于电子、光学、化工、医疗等领域。
3 薄膜制备技术(PVD)(溅射)
直流溅射的基本原理：
在对系统抽真空后，充入一定压力的惰性气体，如氩气。在正负电极 间外加电压的作用下，电极间的气体原子将被大量电离，产生氩离 子和可以独立运动的电子，电子在电场作用下飞向阳极，氩离子则 在电场作用下加速飞向阴极—靶材料，高速撞击靶材料，使大量的 靶材料表面原子获得相当高的能量而脱离靶材料的束缚飞向衬底。
射频溅射装臵示意图
射频电场对于靶材的自偏压效应: 由于电子的运动速度比离子的速度大得多，因而相对于等离子体来说，等离 子体近旁的任何部位都处于负电位。 设想一个电极上开始并没有任何电荷积累。在射频电压的驱动下，它既可作 为阳极接受电子，又可作为阴极接受离子。在一个正半周期中，电极将接受大 量电子，并使其自身带有负电荷。在紧接着的负半周期中，它又将接受少量运 动速度较慢的离子，使其所带负电荷被中和一部分。经过这样几个周期后，电 极上将带有一定数量的负电荷而对等离子体呈现一定的负电位，此负电位对电 子产生排斥作用。 设等离子电位为Vp（为正值），则接地的真空室（包含衬底）电极（电位为 0）对等离子的电位差为-Vp，设靶电极的电位为Vc（是一个负值），则靶电 极相对于等离子体的电位差为Vc-Vp。 |Vc-Vp|幅值要远大于| -Vp|。因此，这 一较大的电位差使靶电极实际上处在一个负偏压之下，它驱使等离子体在加速 后撞击靶电极，从而对靶材形成持续的溅射。
.DISTANCE(Torr-cm)
辉光放电的巴邢曲线
等离子体鞘层
辉光放电等离子体中电离粒子的密度和平均能量均较低， 而放电的电压则较高，此时质量较大的离子、中性原子和 原子团的能量远远小于质量极小的电子的能量，这是因为 电子由于质量小极易在电场中加速而获得能量。 不同粒子还具有不同的平均速度
电子速度：9.5*105ms-1， Ar离子和Ar原子：5*102ms-1
材料科学中的薄膜制备技术研究综述
材料科学中的薄膜制备技术研究综述薄膜作为一种重要的材料形态，在材料科学领域中具有广泛的应用。
薄膜制备技术的研究和发展，不仅能够扩展材料的功能性，并提高材料的性能，还可以为各个领域提供更多的应用可能性。
本文将综述材料科学中薄膜制备技术的研究进展，并重点探讨了几种常见的薄膜制备技术。
1. 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是一种常见的薄膜制备技术，它通过蒸发或溅射等方法将材料转化为蒸汽或离子，经过气相传输沉积在基底上形成薄膜。
物理气相沉积技术包括热蒸发、电子束蒸发、分子束外延和磁控溅射等方法。
这些方法在薄膜制备中具有高温、高真空和高能量等特点，能够制备出具有优异性能的薄膜。
然而，物理气相沉积技术在薄膜厚度的控制上存在一定的局限，且对于一些化学反应活性较高的材料来说，难以实现。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种将反应气体在表面上发生化学反应生成薄膜的方法。
CVD 技术根据反应条件的不同可以分为低压CVD、大气压CVD和等离子CVD等。
这些技术在实现复杂薄膜结构和化学组成控制上相较于PVD技术更具优势。
化学气相沉积技术可用于金属、氧化物、氮化物以及半导体材料等薄膜的制备。
然而，该技术所需的气体和化学物质成分较复杂，容易引起环境污染，并且对设备的要求较高。
3. 溶液法制备薄膜溶液法是一种常用的低成本、高效率的薄膜制备技术。
常见的溶液法包括旋涂法、浸渍法、喷涂法和柔性印刷法等。
这些方法通过将溶液中的溶质沉积在基底上，形成薄膜。
溶液法制备薄膜的优势在于简单易行、成本低、适用于大面积薄膜制备。
然而，溶液法制备出的薄膜常常具有较低的晶化程度和机械强度，且在高温和湿润环境下易失去稳定性。
4. 磁控溅射技术磁控溅射技术是一种通过离子轰击固体靶材的方法制备薄膜。
在磁控溅射过程中，离子轰击靶材，使靶材表面的原子转化为蒸汽，然后通过惰性气体的加速将蒸汽沉积在基底上。
磁控溅射技术可用于金属、氧化物、氮化物等薄膜的制备，并可实现厚度和成分的精确控制。
薄膜制备工艺技术
薄膜制备工艺技术薄膜制备工艺技术是指通过化学合成、物理沉积、溶液制备等方法制备出具有一定厚度和特殊性能的薄膜材料的技术。
薄膜广泛应用于光电子、微电子、光学、传感器、显示器、纳米技术等领域。
本文将详细介绍几种常见的薄膜制备工艺技术。
第一种是物理沉积法。
物理沉积法主要包括物理气相沉积法（PVD）和物理溶剂沉积法（PSD）两种。
其中，物理气相沉积法是将固态材料加热至其熔点或升华点，然后凝华在基底表面上形成薄膜。
而物理溶剂沉积法则是通过在沉积过程中溶剂的挥发使溶剂中溶解的材料沉积在基底表面上。
物理沉积法具有较高的沉积速度和较低的工艺温度，适用于大面积均匀薄膜的制备。
第二种是化学沉积法。
化学沉积法通过在基底表面上进行化学反应，使反应物沉积形成薄膜。
常见的化学沉积法有气相沉积法（CVD）、溶液法和凝胶法等。
气相沉积法是将气体反应物输送至反应室内，通过热、冷或化学反应将气体反应物沉积在基底表面上。
而溶液法是将溶解有所需沉积材料的溶液涂覆在基底表面上，通过溶剂挥发或加热使溶液中的沉积材料沉积在基底上。
凝胶法则是通过凝胶溶胶中的凝胶控制沉积材料的沉积，形成薄膜。
化学沉积法成本低、制备工艺简单且适用于大面积均匀薄膜的制备。
第三种是离子束沉积法（IBAD）、激光沉积法和磁控溅射法。
离子束沉积法是通过加速并聚焦离子束使其撞击到基底表面形成薄膜。
激光沉积法则是将激光束照射在基底表面上，通过激光能量转化和化学反应形成薄膜。
磁控溅射法是将材料附着在靶上，通过离子轰击靶表面并溅射出材料颗粒，最终沉积在基底表面上。
这些方法制备的薄膜具有优异的结构和性能，适用于制备复杂结构和功能薄膜。
综上所述，薄膜制备工艺技术包括物理沉积法、化学沉积法、离子束沉积法、激光沉积法和磁控溅射法等多种方法。
不同的方法适用于不同的材料和薄膜要求，可以根据具体需求选择合适的工艺技术。
3薄膜制备技术(PVD)(溅射)解析
下图是在45kV加速电压条件下各种入射离子轰击Ag、Cu、Ta表面时得到的 溅射产额随离子的原子序数的变化。易知，重离子惰性气体作为入射离子 时的溅射产额明显高于轻离子。但是出于经济方面的考虑，多数情况下均 采用Ar离子作为薄膜溅射沉积时的入射离子。
c、离子入射角度对溅射产额的影响
随着离子入射方向与靶面法线间夹 角θ的增加，溅射产额先呈现 1/cosθ 规律的增加，即倾斜入射 有利于提高溅射产额。0-60度左右 单调增加，当入射角θ接近70-80 度角时，达到最高，入射角再增加， 产额迅速下降。离子入射角对溅射 产额的影响如图。
（2) 各种物质都有自已的溅射阀值，大部分金属的溅射阀值在 10~40eV，只有当入射离子的能量超过这个阀值，才会实现对该物质 表面原子的溅射。物质的溅射阀值与它的升华热有一定的比例关系。
b、入射离子种类和被溅射物质种类
下图是在加速电压为400V、Ar离子入射的情况下，各种物质的溅射产额的 变化情况。易知，溅射产额呈现明显的周期性。
气体放电现象 气体放电是离子溅射过程的基础，下面简单讨论一下 气体放电过程。 开始：电极间无电流通过，气体原子多处于中性，只有 少量的电离粒子在电场作用下定向运动，形成极微弱的 电流。随电压升高，电离粒子的运动速度加快，则电流 随电压而上升，当粒子的速度达饱和时，电流也达到一 个饱和值，不再增加（见第一个垂线段）； 汤生放电：电压继续升高，离子与阴极靶材料之间、电 子与气体分子之间的碰撞频繁起来，同时外电路使电子 和离子的能量也增加了。离子撞击阴极产生二次电子， 参与气体分子碰撞，并使气体分子继续电离，产生新的 离子和电子。这时，放电电流迅速增加，但电压变化不 大，这一放电阶段称为汤生放电。 电晕放电：汤生放电的后期称为电晕放电，此时电场强度 较高的电极尖端出现一些跳跃的电晕光斑。
PVD简介(物理气相沉积)
PVD简介PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写，中文意思是“物理气相沉积”，是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。
2. PVD镀膜和PVD镀膜机—PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。
对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。
近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是最快的，它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。
我们通常所说的PVD镀膜，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。
3. PVD镀膜技术的原理—PVD镀膜（离子镀膜）技术，其具体原理是在真空条件下，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。
4. PVD镀膜膜层的特点—采用PVD镀膜技术镀出的膜层，具有高硬度、高耐磨性（低摩擦系数）、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜层的寿命更长；同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。
5. PVD镀膜能够镀出的膜层种类—PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法，它能够制备各种单一金属膜（如铝、钛、锆、铬等),氮化物膜（TiN、ZrN、CrN、TiAlN）和碳化物膜（TiC、TiCN),以及氧化物膜（如TiO等)。
6. PVD镀膜膜层的厚度—PVD镀膜膜层的厚度为微米级，厚度较薄，一般为0.3μm ～5μm，其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.3μm ～1μm ，因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能，镀后不须再加工。
7. PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色种类—PVD镀膜目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色，浅金黄色，咖啡色，古铜色，灰色，黑色，灰黑色，七彩色等。
国内PVD技术应用与研究现状详解
国内PVD技术应用与研究现状详解PVD（Physical Vapor Deposition）技术是一种利用物理方式将材料从固态转变为蒸气态，然后沉积到基底上的技术。
PVD技术广泛应用于材料加工、微电子、光学和化学等领域，具有高效、环保、精密控制等优点，因此在国内也得到了广泛的应用和研究。
1.薄膜材料制备：PVD技术可以通过控制沉积参数和材料组分，制备出具有特殊功能和性能的薄膜材料，如导电膜、防腐蚀膜、陶瓷膜等。
这些薄膜材料广泛应用于微电子、光学器件、功能材料等领域。
2.隔热涂层制备：随着节能减排的要求，隔热涂层在建筑、汽车和航空航天等行业中的应用越来越广泛。
PVD技术可以制备出高效的隔热涂层，用于提高材料的热隔离性能，降低能耗。
3.刀具涂层：在机械加工工业中，刀具涂层的应用可以提高切削性能和延长刀具的使用寿命。
国内一些主要的刀具制造企业已经采用PVD技术制备刀具涂层，提高了产品的竞争力。
4.太阳能电池：PVD技术在太阳能电池的制备中也有广泛应用。
通过采用PVD方法制备特殊的光伏材料薄膜，可以提高太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
5.光学膜制备：PVD技术可以制备出具有特殊光学性能的薄膜，如反射膜、透镜膜等，被广泛应用于光学器件、显示器、激光器等设备中。
国内对PVD技术的研究也取得了一系列重要的成果。
首先，在PVD技术的理论研究方面，国内学者通过建立物理模型和计算模拟方法，深入挖掘了PVD沉积过程中的动力学和热力学机制，为优化沉积参数和提高沉积效率提供了重要的基础研究。
其次，在PVD技术的材料研究方面，国内学者通过合金化、复合材料和纳米材料的设计和制备，开发了一系列具有特殊功能和性能的薄膜材料，如高温耐磨涂层、多层反射膜、阻隔膜等。
这些材料不仅提高了PVD技术的应用领域，也为国内相关产业的发展提供了技术支持。
此外，国内还积极开展了PVD技术的设备研发和设计。
目前国内已经在PVD设备的升级改造和创新研发方面取得了显著成果，推动了PVD技术在国内的应用推广。
pvd是什么材料
pvd是什么材料PVD是什么材料。
PVD是物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）的缩写，是一种常用的薄膜制备技术。
PVD薄膜技术是通过将材料加热至高温，使其蒸发或溅射，然后沉积到基底表面上，形成薄膜的一种方法。
PVD技术可以制备出具有优良性能的薄膜材料，广泛应用于各种领域，如电子、光学、机械等。
PVD薄膜技术主要包括蒸发法和溅射法两种。
蒸发法是将原料加热至蒸发温度，使其蒸发后沉积在基底表面，形成薄膜。
而溅射法则是通过向靶材轰击离子，使其溅射到基底表面上，形成薄膜。
这两种方法都能够制备出高质量的薄膜材料。
PVD薄膜技术具有许多优点。
首先，PVD薄膜具有优良的附着力和致密性，能够有效提高材料的硬度和耐磨性。
其次，PVD薄膜具有优异的化学稳定性和耐腐蚀性，能够在恶劣环境下长时间稳定工作。
此外，PVD薄膜还具有优秀的光学性能和导热性能，适用于各种光学和电子器件的制备。
PVD薄膜技术在电子领域有着广泛的应用。
例如，PVD薄膜可用于制备导电膜、光学膜、防反射膜等。
在半导体工业中，PVD薄膜技术也被广泛应用于制备金属导线、隔离层、封装材料等。
此外，PVD薄膜还可以用于制备太阳能电池、光学镀膜、显示器件等。
除了电子领域，PVD薄膜技术还在机械领域有着重要的应用。
例如，PVD薄膜可用于制备刀具涂层、汽车零部件涂层、航空发动机涂层等。
这些涂层能够提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和导热性，延长材料的使用寿命，提高设备的性能。
总的来说，PVD薄膜技术是一种重要的表面工程技术，能够制备出具有优良性能的薄膜材料，广泛应用于电子、光学、机械等领域。
随着科学技术的不断发展，PVD薄膜技术将会有更广阔的应用前景，为各行各业的发展提供更多可能性。
薄膜制备技术PVD
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（2）对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。
1）闪蒸蒸发（瞬间蒸发）：
呈细小颗粒或粉末的薄膜材料，以极小流量逐渐进入高 温蒸发源，使每个颗粒在瞬间全蒸发，成膜，以保证膜的 组分比例与合金相同。
2）多源蒸发： 组成合金薄膜的各元素，各自在单独的蒸发源中加热，蒸 发，并按薄膜材料组分比例成膜。
磁场之作用：
① 等离子束缚在靶表面 ② 电子作旋进运动，使原
子电离机会增加，能量耗 尽后落在阳极，基片温升 低、损伤小
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（4）离子束溅射 采用单独的离子源产生用于轰击靶材的离子，原理见下图。
目前已有直径>10cm的宽束离子源用于溅射镀膜。
优点：
轰击离子的能量和 束流密度独立可控， 基片不直接接触等 离子体，有利于控 制膜层质量。
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真空蒸镀主要特点
1、操作方便，沉积参数易于控制； 2、制膜纯度高，可用于薄膜性质研究； 3、可在电镜监测下镀膜，对薄膜生长过程和生长机理进行 研究； 4、膜沉积速率快，可以多块同时蒸镀； 5、沉积温度较高，膜与基片的结合强度不高。
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装置：真空系统、蒸发系统、基片撑架、 挡板、监控系统
✓ 离子束由特制的离子源产生 ✓ 离子源结构复杂，价格昂贵 ✓ 用于分析技术和制取特殊薄膜
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离子束与磁控溅射联合镀膜设备
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2) 气体放电溅射 利用低压气体放电现象，产生等离子体，产生的正离子，
被电场加速为高能粒子，撞击固体（靶）表面进行能量和 动量交换后，将被轰击固体表面的原子或分子溅射出来， 沉积在衬底材料上成膜的过程。
薄膜及其制备的PVD技术
绪论
2.2 无机、陶瓷薄膜材料——结构性陶瓷薄膜材料
润滑膜：层状石墨,MoS2,WS2,PbO,CaF2,BaF2等； 耐磨损膜：TiN,HfN,CrN,Cr7C3,Si3N4,Al2O3等. 采用多层膜,如：两层膜TiN/TiC、Al2O3/TiC等,三层膜 TiN/Al2O3/TiC已达到实用化. 装饰膜：TiN、ZrN、HfN、TaC为金黄色,BeC为红色,NbN为 亮褐色,WN为褐色,MnN为黑色等.其中离子镀CrN,Cr2N〔土 色、白色〕,反应磁控溅射〔Ti,Al>N〔褐色〕等已达到实用化.
分离功能膜：气体分离膜、液体分离膜、离子交换功能膜 能量转化功能膜：浓差能量转化膜、光能转化膜、机械能转化膜、电能转化膜、导电膜 生物功能膜：探感膜、生物反应器膜、医用膜
气相系统用膜：伴有表面流动的分子流动、气体扩散、聚合物膜中溶解扩散流动、在溶剂化聚合物膜 中扩散流动 气-液系统用膜：大孔结构（移去气流中的雾沫夹带或将气体引入液相）、微孔结构（制成超细孔过 滤器）、聚合物结构（气体扩散进入液体或从液体中移去某种气体） 液-液系统用膜：气体从一种液相进入另一液相、溶质或溶剂从一种液相渗透到另一液相 气-固系统用膜：用膜除去气体中的颗粒 液-固系统用膜：大孔介质过滤淤浆、生物废料处理、破乳 固-固系统用膜：基于颗粒大小的固体筛分
绪论
CIGS薄膜太阳能电池的结构
铜铟硒〔CIS〕太阳能电池 是多元化合物半导体薄膜电池, 它是在玻璃或是其它廉价衬底上 依次沉积多层薄膜而构成的光伏 器件,其结构如图所示.在玻璃衬 底到最顶层依次是：金属Mo背 电极/ CIS吸收层/ CdS过渡层 /本征ZnO<i-ZnO>层/ZnO:Al 窗口层,最后可以选择在表面依 次镀上减反射层<AR Coating> 来增加光的入射,再镀上金属栅 极用于引出电流.
纳米薄膜制备技术的方法和步骤详解
纳米薄膜制备技术的方法和步骤详解纳米薄膜制备技术是一种重要的材料制备方法，可用于制备具有纳米尺寸的薄膜材料。
纳米薄膜具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于光电子学、能源存储、传感器等领域。
本文将详细介绍几种常用的纳米薄膜制备方法和相关的步骤。
1. 物理气相沉积法（PVD）物理气相沉积法是制备纳米薄膜的一种常用方法。
它利用高温或真空弧放电等方式将固体材料转化为蒸汽或离子形式，通过在衬底表面沉积形成薄膜。
该方法包括蒸发、溅射和激光烧结等技术，下面将介绍其中两种常用的物理气相沉积法。
- 蒸发法：将固体材料置于高温坩埚中，通过加热使其升华成蒸汽，然后沉积在预先清洁处理的衬底上。
蒸发法适用于制备高纯度、单晶和多晶材料的纳米薄膜。
- 溅射法：利用高能离子束轰击固体材料，使其表面物质脱离并形成蒸汽，然后沉积在衬底表面。
溅射法具有较高的原子密度和较好的原子堆积度，可用于制备复杂化合物或多元合金等纳米薄膜。
2. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是使用气体反应来制备纳米薄膜的方法。
该方法通常在高温下进行，通过在反应气体中加入反应物质，并使其在衬底表面发生化学反应形成薄膜。
化学气相沉积法具有高产率、高纯度和较好的均匀性等优点，是制备大面积纳米薄膜的理想方法。
- 热CVD：在高温下进行反应，通过热分解或气相化学反应形成纳米薄膜。
此方法常用于制备二维材料如石墨烯等。
- 辅助CVD：加入辅助激发源如等离子体、激光或电弧等，以提供能量激活气体分子，使其发生化学反应形成纳米薄膜。
辅助CVD可以改善反应速率、增加产率和提高薄膜质量。
3. 溶液法溶液法是制备纳米薄膜的常用方法之一，适用于各种材料的制备。
具体步骤包括以下几个方面：- 溶液制备：将所需材料溶解在合适的溶剂中，形成可使溶液中纳米颗粒分散的溶液。
- 衬底处理：选择合适的衬底材料，并进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着和均匀性。
- 溶液沉积：将衬底浸入溶液中，控制溶液温度和浸泡时间，使纳米颗粒在衬底表面自发沉积。
(PVD)(蒸镀)
合金,由于原子间的结合力小于化合物中原子间的结合力， 因此，合金中各元素的蒸发过程可近似视为各元素相互独立 的蒸发过程，就像纯元素蒸发过程一样。但即使如此，合金 在蒸发和沉积过程中也会产生成分的偏差.
加大蒸发源到衬底表面的距离，但此法会降低沉积速率及 增加蒸发材料损耗； 转动衬底；
如果同时需要沉积多个样品、且每个样品的尺寸相对较小 时，可以考虑采取如图所示的衬底放置方法来改善样品间薄 膜厚度的差别，此时面蒸发源和衬底表面同处一个圆周。
cos cos 1 r
2 r0
其中r0 是相应圆周的半径，则衬底 上沉积的物质的质量密度分别为：
❖蒸发源
真空蒸发所采用的设备根据使用目的的不同有很大差别。 从简单的电阻加热蒸镀装置到极其复杂的分子束外延设备， 都属于真空蒸发范畴。在蒸发沉积装置中，最重要的组成 部分是物质的蒸发源，根据其加热原理可分为以下类型。
1、电阻加热蒸发源
（1）电阻加热蒸发法：
特别适用1500度以下材料的蒸发，加热体一般采用低电压大 电流供电方式（150-500A*10V）。采用钽、钼、钨等高熔点 金属，做成适当形状的加热装置（也称“蒸发源”，注意与 “蒸发材料”区别），其上装入待蒸发材料，通以电流后， 对蒸发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入Al2O3、 BeO等坩埚中进行间接加热蒸发，
残余气体对薄膜纯度的影响
在沉积过程中，残余气体的分子和蒸发物质的原子将分别
射向衬底，并可能同时沉积在衬底上，蒸发物质的沉积速
率为：
G N As
MA
其中ρ为沉积物质密度，s为厚度沉积速率。残余气体分子的
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硬 质 薄 膜 声 学 薄 膜 热 学 薄 膜 金 属 导 电 薄 膜 半 导 体 薄 膜 超 导 薄 膜 介 电 薄 膜 磁 阻 薄 膜 光 学 薄 膜
薄膜的一个重要参数
厚度：决定薄膜性能、质量 通常，膜厚 < 数十μm ,一 般在1μm 以下。
3 薄膜应用 薄膜材料及相关薄膜器件兴起于20世纪60年代。是新
原子，分子，在衬底表面反应生成所需化合物。一般用金属 或低价化合物反应生成高价化合物。
4）热壁法：
利用加热的石英管（热 壁），将蒸发源蒸发出的分 子或原子，输向衬底成膜。 是外延薄膜生长的发展。
5）分子束外延(MBE) Molecular Beam Epitaxy
分子束外延是以蒸镀为基础发展起来的技术。 指在单晶基体上成长出位向相同的同类单晶体（同质外 延），或者成长出具有共格或半共格联系的异类单晶体 （异质外延）。
原 理： 在超高真空条件下，
将各组成元素的分子束 流以一个个分子的形式 喷射到衬底表面，在适 当的温度下外延沉积成 膜。
应用 目前MBE的膜厚控制水平达到单原子层，可用于制备超晶
格、量子点，及Ⅲ-Ⅴ族化合物的半导体器件。
6） 脉冲激光沉积(PLD)
利用脉冲聚焦激光烧蚀靶材，使靶的局部在瞬间受热高温 气化，同时在真空室内的惰性气体起辉形成的等离子体作用 下活化，并沉积到衬底表面的一种制膜方法。
理论、高技术高度结晶的产物。 薄膜是现代信息技术的核心要素之一
薄膜材料与器件结合，成为电子、信息、传感器、光学、 太阳能等技术的核心基础。
主要的薄膜产品 光学薄膜、集成电路、太阳能电池、液晶显示膜、光盘、
磁盘、刀具硬化膜、建筑镀膜制品、塑料金属化制品。
14.1.2 薄膜的制备方法
代表性的制备方法按物理、化学角度来分，有：
1）电阻加热
• 电阻作为蒸发源，通 过电流受热后蒸发成 膜。
• 使用的材料有：Al、 W、Mo、Nb、Ta及石 墨等。
2）电子束加热
利用电子枪（热阴极）产生的电子束，轰击待蒸发的 材料（阳极）使之受热蒸发，经电子加速极后沉积到衬底 材料表面。
3）高频感应加热 高频线圈通以高频电流后，产生涡流电流，致内置材料升
2. 蒸镀用途
适宜镀制对结合强度要求不高的某些功能膜，如电极的 导电膜、光学镜头用增透膜。
用途：通常用于沉积薄膜和涂层，沉积膜层的厚度 可从nm级到mm级变化。
2. PVD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 （包括RF，DC，磁控） 离子成膜
真空蒸镀设备
磁控溅射设备 激光分子束外延设备
14.2.2 真空蒸发镀膜
1. 工艺原 理真空室内加热的固体材料被蒸发气化或升华后，凝结沉 积到一定温度的衬底材料表面。形成薄膜经历三个过程：
2. 薄膜分类
（1）物态
气态 液态 固态
（2）结晶态：
非晶态：原子排列短程有序、 长程无序。 晶态多单晶晶：：在外衬延底生上长、生在长单，由晶许基多底取上向同相质异和单异质晶外集合延体组成
（3）化学角度
有 机 薄 膜 无 机 薄 膜
（4）组成
金 属 薄 膜 非 金 属 薄 膜
外延是指单晶衬底上形成单晶结构的薄膜，而且薄膜的晶体结构与取向 和衬底的晶体结构和取向有关。外延方法很多，有气相外延法、液相外 延法、真空蒸发外延法、溅射外延法等。
.
film
substrate
同质外延 （homoepitaxy）
压应力
张应力(拉应力)
异质外延 （Heteroepitaxial Growth）
1) 物理成膜 PVD 2) 化学成膜 CVD
14.2 物理成膜 14.2.1 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, 薄膜生长过程基本是一个物理过程,以PVD为代表。
物理气相沉积(PVD)：Physical Vapor Deposition
在真空条件下，用物理的方法，将材料气化成 原子、分子或使其电离成离子，并通过气相过程，在材 料或工件表面沉积一层具有某些特殊性能的薄膜。
温，熔化成膜。
4）电弧加热 高真空下，被蒸发材料作阴极、内接铜杆作阳极，通电压，
移动阳电极尖端与阴极接触，阴极局部熔化发射热电子，再 分开电极，产生弧光放电，使阴极材料蒸发成膜。
5）激光加热 非接触加热。用激光作热源，使被蒸发材料气化成膜。
常用CO2、Ar、YAG钕玻璃，红宝石等大功率激光器。
（2）对于化合物和合成材料，常用各种蒸发法和热壁法。
第十四章. 薄膜制备技术
物理制备方法
14.1 薄膜材料基础 14.1.1 薄膜的概念与分类 1. 薄膜材料的概念
采用一定方法，使处于某种状态的一种或几种物质（原材 料)的基团以物理或化学方式附着于衬底材料表面，在衬底 材料表面形成一层新的物质，这层新物质就是薄膜。
简而言之，薄膜是由离子、原子或分子的沉积过程形成的 二维材料。
真空蒸镀主要特点
1、操作方便，沉积参数易于控制； 2、制膜纯度高，可用于薄膜性质研究； 3、可在电镜监测下镀膜，对薄膜生长过程和生长机理进行 研究； 4、膜沉积速率快，可以多块同时蒸镀； 5、沉积温度较高，膜与基片的结合强度不高。
装置：真空系统、蒸发系统、基片撑架、 挡板、监控系统
2. 工艺方法 （1）对于单质材料，按常见加热方式有电阻加热、电子 束加热、高频感应加热、电弧加热和激光加热。
1）闪蒸蒸发（瞬间蒸发）： 呈细小颗粒或粉末的薄膜材料，以极小流量逐渐进入
高温蒸发源，使每个颗粒在瞬间全蒸发，成膜，以保证膜 的组分比例与合金相同。
2）多源蒸发： 组成合金薄膜的各元素，各自在单独的蒸发源中加热，
蒸发，并按、分子与来自蒸发源的
1) 蒸发或升华：通过一定加热方式使被蒸发材料受热 蒸发或升华，由固态或液态变成气态。
2) 输运到衬底：气态原子或分子在真空状态及一定蒸 气压条件下由蒸发源输运到衬底。
3) 吸附、成核与生长：通过粒子对衬底表面的碰撞， 衬底表面对粒子的吸附以及在表面的迁移完成成核 与生长过程。是一个以能量转换为主的过程。