下面是小编为大家整理的真空镀膜之——PVD,供大家参考。
漫谈真空镀膜之——PVD 2016-11-04 10:16 材料乐园资讯服务 推荐 185 次 真空镀膜
这是个技术爆发的时代，这是个飞速变化的世界。
设备越来越小，信息量越来越大。
网络、VR、无人机、物联网、智慧城市。。。。。。所有的闪爆你眼球的技术都离不开我们肉眼看不见的一类材料——薄膜。正是这些微米级甚至纳米级的薄膜搭建了信息通道、构筑了智慧城市最敏感的触角。
薄膜是如何制备的？
薄膜的制备方法很多，主要有气相法和液相法，其中气相法又分为物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类。
今天就聊一聊几种主要的 PVD 镀膜方法。
物理气相沉积 PVD
PVD（Physical Vapor Deposition），在真空条件下，采用物理方法，使材料源表面气化成原子、分子或离子，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。PVD 主要分为蒸镀、溅射和离子镀三大类。
蒸发镀膜
真空条件下，将镀料加热蒸发或升华，材料的原子或分子直接在衬底上成膜的技术。根据加热方法的不同主要有以下几种蒸发镀膜技术。
1 电阻蒸发镀膜
采用电阻加热蒸发源的蒸发镀膜技术，一般用于蒸发低熔点材料，如铝、金、银、硫化锌、氟化镁、三氧化二铬等；加热电阻一般采用钨、钼、钽等。
不同形状的蒸发源
优点
结构简单、成本低、
缺点
材料易与坩埚反应，影响薄膜纯度 不能蒸镀高熔点的介电薄膜； 蒸发率低
2 电子束蒸发镀膜
利用高速电子束加热使材料汽化蒸发，在基片表面凝结成膜的技术。电子束热源的能量密度可达 10 4 -10 9 w/cm 2 ，可达到 3000℃以上，可蒸发高熔点的金属或介电材料如钨、钼、锗、SiO 2 、AL 2 O 3 等。
电子束加热的蒸镀源有直枪型电子枪和 e 型电子枪两种(也有环行)，电子束自源发出，用磁场线圈使电子束聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。
e 型电子枪
优点 可蒸发任何材料 薄膜纯度高 直接作用于材料表面，热效率高
缺点 电子枪结构复杂，造价高
化合物沉积时易分解，化学比失调
3 激光蒸发镀膜
采用高能激光束对材料进行蒸发，用以形成薄膜的方法，一般称为激光蒸镀。
激光蒸发示意图
优点 薄膜纯度高 蒸发速率高
特别适合蒸发成分复杂的合金或化合物，膜层的化学计量比与靶材保持一致
缺点
易产生微小颗粒飞溅，影响薄膜质量
2 电弧蒸发镀膜
在高真空下通过两导电材料制成的电极之间产生电弧放电，利用电弧高温使电极材料蒸发。电弧源的形式有交流电弧放电、直流电弧放电和电子轰击电弧放电等形式。
电弧蒸发示意图
优点 薄膜纯度高 造价低 适用于具有一定导电性的难熔金属、石墨等
缺点
会飞溅出微米级的靶材料颗粒，影响薄膜质量
6 感应加热式蒸发镀膜
利用高频电磁场感应加热，使材料汽化蒸发在基片表面凝结成膜的技术。
优点 蒸发速率大，可比电阻蒸发源大 10 倍左右
蒸发源的温度稳定，不易产生飞溅现象 坩埚温度较低，坩埚材料对膜导污染较少 缺点
蒸发装置必须屏蔽 造价高、设备复杂
常见金属蒸发速率及不同蒸汽压下的蒸发温度
溅射镀膜
在真空中，高能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而逸出表面，到达衬底凝结成膜的技术。
与真发镀膜相比，溅射镀膜适用于所有（包括高熔点）材料，具有附着力强、成分可控、易于规模化生产等优点。
但其工作气压低于蒸发镀膜，因此膜层的含气量和孔隙率大于蒸发镀膜。
1 直流溅射
在靶材和衬底之间加上一个直流高压，极板间的气体（一般为 Ar 2 ）电离，高速带电离子轰击靶材表面的溅射镀膜技术。要保持自持放电，在两极板间距为数厘米的正常溅射间距下，放电气压一般高达 10 帕，这对溅射效率和薄膜质量都是不利的。因此，直流溅射多采用非自持放电，也就是加入热电子发射极和辅助阳极的四极溅射，可使溅射在 10 -1 ～10 -2 帕的低气压下进行。
优点
结构简单
缺点 只能溅射导电性好的金属材料 溅射效率较低
2 射频溅射
采用射频电源代替直流电源，在靶和衬底间施加高频电压，溅射时，靶极会产生自偏压效应（即靶极会自动处于负电位状态），使绝缘靶的溅射得到维持。常用的频率约为 13.56 兆赫。
优点 可以溅射所有材料，包括导体和绝缘体 溅射效率高 可大规模生产
注意接地问题
注意射频辐射的防护
3 磁控溅射
磁控溅射通过在靶阴极表面引入正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面，成螺旋状运行来增强电离效率，增加离子密度和能量以增加溅射率。电源方面可同时配备直流和射频两种。
优点 成膜速率高 基片温度低 膜的粘附性好 可实现大面积镀膜
靶材利用率有待提高
制备磁性薄膜材料时，不易起辉，需要将靶厚降低
4 反应溅射
为了避免溅射化合物薄膜时由于分解引起成分配比失调，溅射时通入适量的反应气体避免分解，或采用纯金属靶材，在离化状态下反应生成化合物薄膜的方法。
优点
有效解决化合物成分失配的问题
特别注意靶中毒，也就是在靶表面生成不易溅射的化合物，造成 “ 阳极消失 ” 或者靶面放弧，导致溅射中断。
怎么避免中毒 反应气体的输入位置靠近衬底，远离靶材 提高靶材的溅射速率 采用中频电源或射频电源 采用孪生靶
中频孪生靶磁控溅射装置的示意图
离子镀
在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分电离，并在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下，将蒸发物质或其反应物沉积在基片上的方法。可将离子发生源与工作室分离，克服了溅射镀膜为了持续放弧而必须保持较高的
工作气压的缺陷，高能离子对衬底和沉积薄膜表面的轰击保证了薄膜的附着力和质量，是一种结合了蒸发镀膜和溅射镀膜优势的 PVD 技术。
根据离化方式的不同，常用的离子源有考夫曼离子源、射频离子源、霍尔离子源、冷阴极离子源、电子回旋离子源等。
优点 沉积速率高 膜层致密 绕射性好，对复杂表面的覆盖能力强
对比三种常用的 PVD 镀膜技术
PVD 就简单说到这里吧 CVD？ 对！还有 CVD 就下次再聊吧！
休息！
休息一下！
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