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。
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。
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。
薄膜材料制备的PVD法PPT课件
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离子镀膜
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零件镀膜：（1）机械零件镀TiN镀膜层（2）电气零件——在 金属材料上镀SiO2，Al2O3等，用于制作各种电工零件和电子 零件。（3）光学零件——在玻璃上镀SiO2，TiO2等镀膜层， 用于制作各种光学零件。
其他：在铀表面镀一层铝，应用于原子能工业中的原子反应堆 ；制成碳化硼薄膜，可应用与制作声学器件。
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真空度1-几百 Pa
放电气体：Ar
只适用于导体
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溅射镀膜
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磁控溅射镀膜
与直流溅射相似，不同之处在于阴极靶的后面设置磁场 ，磁场在靶材表面形成闭合的环形磁场，与电场正交。
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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Vacuum sputtering
磁控溅射镀膜磁控溅射镀膜20常用直流磁控溅射可做铝薄膜tio2膜溅射镀膜溅射镀膜21高频溅射镀膜高频溅射镀膜采用高频电压绝缘体靶表面上的离子和电子的交互作用靶表面丌会积累正电荷可以维持辉光放电22活性气体混入放电气体中可以控制膜的组成和性质反应溅射镀膜反应溅射镀膜溅射镀膜溅射镀膜等气氛中进行反应溅射镀膜可以在各种工件上镀cr425840hvcrccrn10003500hv可代替电镀cr
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（2）多弧离子镀
多弧离子镀是采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上 直接蒸发金属，装置无需熔池，原理如图所示。电弧的引燃 依靠引弧阳极与阴极的触发，弧光放电仅仅在靶材表面的一 个或几个密集的弧斑处进行。
特 点：直接从阴极产生等离 子体，不用熔池，阴极靶可 根据工件形状在任意方向布 置，使夹具大为简化。
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常用直流磁控溅射 可做 铝薄膜、TiO2膜
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。
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。
pvd方法
PVD方法是一种物理气相沉积方法，全称为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）。
它是一种将固态材料转化为蒸汽或气体形式，然后通过凝结在基底表面上形成薄膜的方法。
PVD方法通常包括以下步骤：
1. 准备基底：将需要镀膜的基底进行清洗和处理，以确保表面干净和平整。
2. 加热源：使用电阻加热、电子束加热或激光加热等方式，将固态材料加热至其蒸汽或气体形式。
3. 蒸发：加热后的固态材料开始蒸发，形成蒸汽或气体。
4. 沉积：蒸汽或气体通过真空环境，沉积在基底表面上，形成薄膜。
5. 控制：通过控制沉积速率、温度和压力等参数，调节薄膜的厚度和性质。
6. 冷却：薄膜沉积完成后，将基底冷却至室温，使薄膜固化。
PVD方法具有以下优点：
1. 薄膜均匀性好：PVD方法可以在基底表面均匀沉积薄膜，薄膜的厚度和性质可以通过控制参数进行调节。
2. 薄膜结构致密：PVD方法沉积的薄膜结构致密，具有较高的密度和较好的附着力。
3. 可用于多种材料：PVD方法可以用于沉积多种材料的薄膜，包括金属、合金、氧化物等。
4. 无需溶剂：PVD方法是一种无溶剂的沉积方法，对环境友好。
PVD方法在许多领域都有广泛应用，包括电子器件、光学薄膜、防腐蚀涂层等。
pvd 物理气相沉积工艺
pvd 物理气相沉积工艺
PVD物理气相沉积工艺是一种常用的薄膜制备技术，广泛应用于微电子、光电子、材料科学等领域。
它采用物理方式将固态材料转化为气相，再通过各种方法沉积到基底上，从而形成具有特定功能和性能的薄膜材料。
PVD物理气相沉积工艺有多种方法，其中最常见的包括磁控溅射、电弧离子镀、激光溅射等。
这些方法都基于相同的原理，即通过外加能量将材料转化为气态，然后将气态材料沉积到基底上。
在磁控溅射工艺中，通过在真空环境下施加磁场，使金属靶材表面的原子被电子轰击击碎，并以高速运动的方式沉积到基底上。
这种方法可以制备出高质量、致密的薄膜，具有优异的粘附力和膜层均匀性。
电弧离子镀工艺则利用电弧放电产生的高能离子束，在真空环境下将金属靶材表面的原子击碎并沉积到基底上。
电弧离子镀工艺可以制备出具有较高密度和较高结晶度的薄膜，适用于制备金属薄膜和复合薄膜。
激光溅射工艺则利用激光束对靶材进行照射，将靶材表面的原子击碎并沉积到基底上。
激光溅射工艺具有高度的可控性和可重复性，可以制备出高质量、高纯度的薄膜，广泛应用于光学薄膜、显示器件等领域。
PVD物理气相沉积工艺具有许多优点，例如制备过程简单、操作方便、沉积速率高、薄膜质量好等。
它可以制备出各种材料的薄膜，如金属薄膜、合金薄膜、氧化物薄膜等，具有广泛的应用前景。
总的来说，PVD物理气相沉积工艺是一种重要的薄膜制备技术，具有广泛的应用领域和优势。
通过不同的方法和参数的选择，可以制备出具有不同性质和功能的薄膜材料，为各种领域的研究和应用提供了重要的支持和推动。
pvd磁控溅射靶结构
pvd磁控溅射靶结构
PVD（Physical Vapor Deposition）磁控溅射是一种常用的薄膜制备技术。
在PVD磁控溅射过程中，通过在真空环境中加热靶材并施加外加磁场，使靶材表面的原子或分子获得足够的能量，从而击打到基底材料上，形成薄膜。
而溅射靶结构是指用于溅射的靶材的组成和特点。
一般来说，PVD磁控溅射靶结构主要包括靶材、靶材支撑和背板。
靶材是溅射过程中主要提供薄膜材料的源头，通常由金属或合金制成。
靶材支撑是支撑靶材的结构，可以保证靶材在溅射过程中的稳定性和位置准确度。
背板则是提供支撑及电流引入的基础。
在PVD磁控溅射过程中，通过在靶材上施加直流或脉冲电压，并在靶材周围施加外加磁场，使靶材表面的原子或分子被击打出来并沉积在基底材料上，形成所需的薄膜。
总体而言，PVD磁控溅射靶结构的设计和选择取决于所需薄膜材料的性质、溅射工艺参数以及应用要求等因素。
具体的靶结构可以根据具体需求进行优化和调整，以获得所需的薄膜性能。
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原理
pvd原理PVD原理。
PVD（Physical Vapor Deposition）是一种常见的薄膜沉积技术，它通过将固体材料加热至高温，使其蒸发并沉积在基底表面来形成薄膜。
PVD技术在各种工业领域中得到了广泛的应用，例如表面涂层、光学薄膜、导电膜等领域。
本文将介绍PVD技术的原理及其应用。
PVD原理。
PVD技术的基本原理是利用高能粒子轰击固体材料，使其蒸发并沉积在基底表面。
这种方法可以通过多种方式实现，包括物理气相沉积、溅射沉积、电子束蒸发等。
其中，物理气相沉积是最常见的一种方式。
在物理气相沉积中，固体材料首先被加热至其蒸发温度，然后形成的蒸气通过真空室中的减压系统输送到基底表面。
在这个过程中，蒸气分子会以高速运动并撞击基底表面，从而形成薄膜。
这种方法可以通过控制蒸气的输送速度、基底表面的温度和沉积时间来调节薄膜的厚度和性质。
PVD技术的优点在于可以在较低的温度下形成高质量的薄膜，并且可以实现对基底表面的较好附着。
此外，PVD薄膜具有较高的致密性和较好的化学稳定性，适用于各种复杂的工业环境。
PVD应用。
PVD技术在各种工业领域中得到了广泛的应用。
在表面涂层领域，PVD薄膜可以提供良好的耐磨性、耐腐蚀性和装饰性，适用于各种汽车零部件、工具刀具、钟表等产品的表面处理。
在光学薄膜领域，PVD薄膜可以实现对光的高效控制，适用于各种镜片、滤光片、反射镜等光学元件的制备。
在导电膜领域，PVD技术可以制备出高导电性的金属薄膜，适用于各种电子元件、太阳能电池等领域。
总结。
PVD技术是一种常见的薄膜沉积技术，其原理是利用高能粒子轰击固体材料，使其蒸发并沉积在基底表面。
PVD技术具有较好的薄膜质量和较广泛的应用领域，在各种工业领域中得到了广泛的应用。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解PVD技术的原理及其应用。
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。
薄膜制备方法
薄膜制备方法1.物理气相沉积法（PVD）：真空蒸镀、离子镀、溅射镀膜2.化学气相沉积法（CVD)：热CVD、等离子CVD、有机金属CVD、金属CVD。
一、真空蒸镀即真空蒸发镀膜，是制备薄膜最一般的方法。
这种方法是把装有基片的真空室抽成真空，使气体压强达到10¯²Pa以下，然后加热镀料，使其原子或者分子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到温度较低的基片表面，凝结形成固态薄膜。
其设备主要由真空镀膜室和真空抽气系统两大部分组成。
保证真空环境的原因有①防止在高温下因空气分子和蒸发源发生反应，生成化合物而使蒸发源劣化。
②防止因蒸发物质的分子在镀膜室内与空气分子碰撞而阻碍蒸发分子直接到达基片表面，以及在途中生成化合物或由于蒸发分子间的相互碰撞而在到达基片前就凝聚等③在基片上形成薄膜的过程中，防止空气分子作为杂质混入膜内或者在薄膜中形成化合物。
蒸发镀根据蒸发源的类别有几种:⑴、电阻加热蒸发源。
通常适用于熔点低于1500℃的镀料。
对于蒸发源的要求为a、熔点高b、饱和蒸气压低c、化学性质稳定，在高温下不与蒸发材料发生化学反应d、具有良好的耐热性，功率密度变化小。
⑵、电子束蒸发源。
热电子由灯丝发射后，被电场加速，获得动能轰击处于阳极的蒸发材料上，使蒸发材料加热气化，而实现蒸发镀膜。
特别适合制作高熔点薄膜材料和高纯薄膜材料。
优点有a、电子束轰击热源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度，可以使高熔点（可高达3000℃以上）的材料蒸发，并且有较高的蒸发速率。
b、镀料置于冷水铜坩埚内，避免容器材料的蒸发，以及容器材料与镀料之间的反应，这对于提高镀膜的纯度极为重要。
c、热量可直接加到蒸发材料的表面，减少热量损失。
⑶、高频感应蒸发源。
将装有蒸发材料的坩埚放在高频螺旋线圈的中央，使蒸发材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失（铁磁体），从而将镀料金属加热蒸发。
常用于大量蒸发高纯度金属。
分子束外延技术（molecular beam epitaxy,MBE)。
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。
光学薄膜的制备和应用
光学薄膜的制备和应用一、介绍光学薄膜是一种通过在材料表面涂敷各种材料形成的微薄面的光学器件，可用于许多应用，如光计算、光通讯、太阳电池、摄像头、视觉显示等。
本文将讨论光学薄膜的制备方法和应用场景。
二、制备方法（一）物理气相沉积法（PVD）该方法以真空条件下蒸发材料，并对它们进行控制淀积来制备薄膜。
这种方法不易受到杂质的干扰，因为淀积得到高质量的膜。
PVD工艺包括其它技术，如电弧放电、蒸镀、分子束外延等。
（二）化学气相沉积法（CVD）CVD利用化学反应将气态前驱体附着于基材表面生成薄膜。
这种方法适用于不同复杂的组织结构的薄膜，如化合物或纯金属，也用于制备纳米结构的薄膜。
（三）离子束辅助沉积法（IBAD）这是一种用离子束照射材料来沉积薄膜的方法。
它与离子束抛光（IBP）一起被广泛应用于制备高性能薄膜，如超导体和磁性存储介质。
（四）自组装技术（SAT）在SAT中，材料会通过一个后续的化学处理将自我有序地排列在基材表面上，形成各种形态的纳米型薄膜。
三、应用场景（一）太阳能电池增加一个光学薄膜，可以提高太阳能电池的吸收率和效率。
这个薄膜会反射回来的那部分光可被吸收，从而增加吸收量。
光学薄膜还可以降低电池的光损失率（被散射或透射）。
（二）光学配件例如天文望远镜的镜片、棱镜、光学衍射组件、激光器、玻璃等，这些都要用到高质量的光学薄膜，以免损失大量光线和图像质量。
（三）近红外光学靠近红外线（NIR）激光器，如用于医疗或工业检测、通讯、测量、制造，都需要用到大量的光学薄膜。
一些光学薄膜的反射率和透射率与特定波长有关，NIR波长也是其中之一。
（四）液晶显示器液晶显示器可通过对各项异性液晶的电场施加来控制光的传播。
在液晶自由空间中添加光学薄膜，可以减小产品中的光学散射并提高全局亮度，减少折射率。
四、总结光学薄膜是嵌入各种现代技术的重要组成部分。
这些薄膜的多个应用跨越许多行业和领域，从化学反应器到人眼视网膜。
在科学家不断发现和开发新材料和技术的同时，光学薄膜的制备方法和应用场合也在不断扩展和改进。
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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。
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) 物理成膜 2) 化学成膜
PVD 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
影响因素
① 入射离子能量
② 靶材种类 溅射率与靶材元素在周期表中的位置有关。 一般规律：溅射率随靶材元素的原子序数增大而增大 Cu、Ag、Au 较大 C、Si、Ti、V、Ta、W等 较小
③ 入射离子种类 溅射率依赖于入射离子的能量，相对原子质量越大， 溅射率越高。
溅射率随原子序数发生周期性变化，每一周期电子 壳层填满的元素具有最大的溅射率。 惰性气体的溅射率最高。
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。
（异质外延）。
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 压应力 同质外延 （homoepitaxy） 张应力(拉应力)
异质外延 （Heteroepitaxial Growth）
1) 辉光放电空间产生的电子，获得足够的能量，足以产生 碰撞电离，减少对二次电子的依赖，降低击穿电压
2) 射频电压能够通过任何类型的阻抗耦合进去，所以，电 极无需是导体，可以溅射任何材料
（3）电磁场中的气体放电 在放电电场空间加上磁场，放电空间中的电子就要 围绕磁力线作回旋运动，其回旋半径r=mv/eB，磁场对
+
2. 溅射的物理基础——辉光放电 溅射镀膜基于高能粒子轰击靶材时的溅射效应。整个溅射 过程是建立在辉光放电的基础上，使气体放电产生正离子， 并被加速后轰击靶材的粒子离开靶，沉积成膜的过程。
不同的溅射技术采用不同的辉光放电方式，包括：
1) 直流辉光放电 —直流溅射
2) 射频辉光放电—射频溅射
3) 磁场中的气体放电—磁控溅射
离子成膜
磁控溅射设备
真空蒸镀设备
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： 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。
（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。 缺点：
速度太慢，不适宜镀制工件，工业上应用很难
4. 溅射镀膜的用途
机械功能膜 物理功能膜
（1）直流辉光放电 指在两电极间加一定直流电压时，两电极间的稀薄气体 （真空度约为13.3-133Pa）产生的放电现象。
（2）射频辉光放电 指通过电容耦合在两电极之间加上射频电压，而在电极 之间产生的放电现象。电子在变化的电场中振荡从而获得
能量，并且与原子碰撞产生离子和更多的电子。
射频放电的频率范围：1-30MHz，工业用频率为13.56MHz 其特点是：
2. 薄膜分类 （1）物态
气态 液态 固非晶态：原子排列短程 、 在单晶基底上同质和异 质外延 单晶：外延生长 晶态 由许多取向相异单晶集 合体组成 多晶：在衬底上生长，
（3）化学角度
有机薄膜 无机薄膜
4.
几种典型的溅射镀膜方法
（1）直流溅射镀膜
+
靶材为阴极 基片置于阳极 极间电压1-2KV 真空度1-几百Pa 放电气体：Ar 只适用于导体
也称等离子弧柱溅射，在热 阴极和辅助阳极之间形成低 电压、大电流的等离子体弧 柱，大量电子碰撞气体电离， 产生大量离子。
（2）射频溅射镀膜 射频是无线电波发射范围的频率，为避免干扰电台工作， 溅射专用频率规定为13.56MHz。
（4）组成
金属薄膜 非金属薄膜
（5）物性
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
•
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 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，
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。 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）
适用于导体、半导 体、绝缘体 缺点 大功率射频电源造价 昂贵 具有人身防护问题 不适宜工业生产应用
（3）磁控溅射镀膜 与直流溅射相似，不同之处在于阴极靶的后面设置磁场， 磁场在靶材表面形成闭合的环形磁场，与电场正交。
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
表面强化、固体润滑
电 磁 声 光
耐磨、减磨 耐热 抗蚀
采用Cr、Cr-CrN等合金靶，在N2、CH4等气氛中进行反应溅射镀膜， 可以在各种工件上镀Cr（425-840HV）、CrC、CrN（1000-3500HV）， 可代替电镀Cr。 用TiC、TiN等超硬镀层涂覆刀具、模具等表面，摩擦系数小、化学 稳定性好，具优良的耐磨、耐热、抗氧化、抗冲蚀，在提高其工件 特性的同时，大幅度提高寿命，一般可达3-10倍。 用TiC、TiN，Al2O3具有良好的耐蚀性。
1. 工艺原理
溅射镀膜有两类 离子束溅射： 气体放电溅射
1) 离子束溅射：
在真空室中，利用离子束轰击靶表面，使溅射出的粒子在 基片表面成膜。其特点如下： 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
离子束与磁控溅射联合镀膜设备
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。
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。
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
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）电阻加热
放电的影响效果，因电场与磁场的相互位置不同而有很
大的差别。
4. 溅射特性参数
（1）溅射阈值 （2）溅射率 （3）溅射粒子的状态、能量、速度
（4）溅射粒子的角分布
4. 溅射特性参数 （1）溅射阈值： 使靶材料原子发生溅射所需的最小入射离子能量，低于 该值不能发生溅射。大多数金属该值为10～20ev。 （2）溅射率： 定义 正离子轰击靶阴极时平均每个正离子能从靶材中打击 出的粒子数，又称溅射产额或溅射系数，S。 S = Ns / Ni Ni-入射到靶表面的粒子数 Ns-从靶表面溅射出来的粒子数