物理气相沉积技术

5 可以在较低温度下获得各种功能薄膜，基材范围广泛。
6
可方便的控制多个工艺 参数，易获得单晶、多 晶、非晶、多层纳米层 结构的功能薄膜。
无有害气体排出，属于无污染 技术。
7 PVD特点
PVD特点
PVD现状与发展
PVD原理
PVD分类
PVD应用
物理气相沉积（PVD）
真空蒸镀 离子镀
电子束蒸发 热蒸发
溅射镀
直流溅射 射频溅射 磁控溅射
电子束蒸发镀膜仪 PVD 75 美国 Kurt J Lesker Company 磁控溅射镀膜仪 PVD 75 美国 Kurt J Lesker Company
电子束蒸发原理与特点
原理：热电子由灯丝发射后，被加速阳极加速 ，获得动能轰击到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。 特点：多用于要求纯度极高的膜、绝缘物的蒸 镀和高熔点物质的蒸镀。
A Substrate
B A B A
Substrate
PVD特点
PVD现状与发展
PVD原理
PVD分类
PVD应用
1
沉积层材料来自固体物质源，采用各种加热源或溅射源使固态物质变为原 子态。
2 物理气相沉积获得的沉积层 薄。
3 涂层的纯度高
涂层组织细密、与基体和结合强度 好。
4 单击此处添加标题
PVD特点
与化学气相沉积（CVD）工艺相比，PVD工艺处理温度低，在600℃以下时对材料的抗弯强 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。
PVD特点
PVD现状与发展
PVD原理
PVD分类
PVD应用
对高速钢刀具进行涂覆, 可得到致密等轴涂层, 具有优异的耐磨特性, 可显著提高刀 具的使用寿命； 在飞机和宇宙飞船的各种形状复杂的零部件上, 可镀制各种薄膜； 为选择传播射线, 在建筑玻璃上镀制化合物镀层； 为减少摩擦, 在各种工程机械零件上镀制润滑的膜层； 太阳能和光电元件应用的各种薄膜…
物理气相沉积技术
2020/11/26
1
PVD特点
PVD现状与发展
PVD原理
PVD分类
PVD应用Leabharlann Baidu
原理：物理气相沉积技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源—固体或液体表面气化成气态原子、分子或 部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
气态
Thanks
谢谢观赏
2020/11/26
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Substrate fixture
E-Gun Crucible
磁控溅射：使电子的路径不再是直线，而是螺旋线，增加了与气体原子发生碰撞的几率，在同样的 电压和气压下可以提高气体电离的效率，提高了沉积速率。
附加磁场的优点
• 限制溅射离子的轨道 • 增加离子在气体中停留的时间 • 增强等离子体和电离过程 • 减少溅射原子从靶材到衬底路程中的碰撞 • 高磁场附近的产值比较高
PVD的物理原理示意图
基底 薄膜
以气态方式进行 物质输运 能量输运
能量
块状材料 (靶材)
“物理气相沉积” 通常有下面三个工艺步骤：
1.
所生长的材料（靶材）以物理的方式由固体转化为气体
2.
生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底
3.
蒸汽在衬底表面上凝结，形成薄膜
• 单层膜 • 周期结构多层膜
几种常见的薄膜结构
PVD特点
PVD现状与发展
PVD原理
PVD分类
PVD应用
FROM 1970s
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。近年来，由于PVD技术和工艺、设备水平的发展，加上使用靶材 品种和质量的增加，有效提高了涂层和基体的结合强度，扩大了涂层材料的种类，是过去 难于使用PVD技术沉积的碳化物、氮化物、氧化物等硬质涂层，现在变成了可能，极大地 扩展了PVD技术的应用范围。
ONLY ON THE FILM?
衬底 衬底 衬底
Volmer-Weber Mode Island Growth ( 3D )
其它生长模式
Frank-van der Merve Mode Layer by Layer ( 2D )
Stranski-Krastanov Mode Layer Plus Island Growth ( 2D-3D )