常見的沉積薄膜的方法，包括：真空蒸鍍（vacuum evaporation），磁控濺射（magnetron sputtering），電弧離子鍍（arc ion plating/deposition），三種方法均屬於物理氣相沉積（PVD）。
什麼是物理氣相沉積（PVD）？
物理氣相沉積技術表示在真空條件下，採用物理方法，將材料源———固體或液體表面氣化成氣態原子、分子或部分電離成離子，並通過低壓氣體（或等離子體）過程，在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術。物理氣相沉積的主要方法有，真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍、離子鍍膜，及分子束外延等。發展到目前，物理氣相沉積技術不僅可沉積金屬膜、合金膜、還可以沉積化合物、陶瓷、半導體、聚合物膜等。
1、真空蒸鍍
原理：真空蒸鍍的原理極為簡單，可以簡單解釋為，在真空室內通過加熱使材料靶材蒸發，形成蒸汽流，同時保證待鍍件較低的溫度，使得靶材在待鍍件表面凝固。
優缺點：優點是真空蒸鍍無論是從原理上還是從方法上都比較簡單。而其主要缺點是，靶材對於鍍件幾乎沒有衝擊，薄膜與基片（待鍍件）的集合不是十分緊密，此外其鍍膜速度較低，繞射性差（對基片的背面以及側面的沉積能力），此方法只適合製備低熔點材料薄膜。
2、磁控濺射
原理：磁控濺射是在真空室內加入正交（有例外）的電磁場，空間中的電子在電磁場的作用下不斷做螺旋線運動，電子運動撞擊空間中稀有氣體粒子（一般氮氣、氬氣），使其離化，離化了的粒子又會產生運動著的電子，繼續撞擊其他稀有氣體粒子，於是電子越來越多，形成電子云環繞在陽離子周圍，構成等離子體，陽離子在電場力的作用下轟擊靶材（靶材接負壓），濺射出靶材離子，在基片上沉積。
優缺點：先說優點，磁控濺射相比於蒸鍍，磁控濺射能精準控制膜層厚度，沉積薄膜的緻密度有所加強，既可以沉積金屬膜層，也可以沉積非金屬膜層、化合物膜層。缺點是，離化率較低，基片轟擊不夠強。
3、電弧離子鍍
原理：實現電弧離子鍍的第一步是引弧，其原理與電焊時的引弧類似。引起的弧斑在靶材上運動（可以通過磁場進行控制），利用電弧的高溫和高壓使靶材產生離化的氣體，並在電場力的作用下轟擊基片。
優缺點：優點是離化率高（可達100%），沉積速率大，轟擊劇烈，膜層緻密與基片結合好。缺點是由於電弧處的高溫以及離化粒子的撞擊，電弧離子鍍極易產生一些大顆粒，這嚴重影響鍍膜質量。
物理氣相沉積的應用：
1.在刀具、模具中的應用
物理氣相沉積技術最早應用於模具和刀具中。通過沉積TiC鍍層，可以有效延長模具的壽命；在高速鋼刀具中沉積鍍膜，可提高刀具的抗磨損性、抗粘屑性和刀具的切削速度，同時經鍍膜的刀具還具有高硬度、高化學穩定性、高韌性、低摩擦係數等特點。目前超硬沉積材料如（TiAl）N、TiCr-N，多鍍層如TiC/Ti（C，N）/TiN已經應用於生產。
2.在建築裝飾中的應用
因物理氣相沉積技術具有沉積過程易於操作，膜層的成分易於控制，不存在廢水、廢氣、廢渣的汙染等特點，目前，這一技術在建築裝飾中得到廣泛應用。德國的Leybold公司近年來推出的磁控濺射沉積新型ZrN技術，具有青銅色外表，極低的電化學電位，耐蝕性極好，同時也很耐磨，是一種非常好的表面處理方法。陽光控制膜的幕牆玻璃，常用的膜系由3層薄膜組成，最靠近玻璃的內層薄膜，通常選用TiO2，並用反應磁控濺射製備，該膜具有高折射率、透明性好、耐腐蝕性能強等諸多優點；中間層是厚度為10nm-40nm的金屬膜，膜料通常為金屬Cr、Ti、Ni及其合金，該層也是利用濺射沉積技術製得。對於建築瓷磚及鏡面不鏽鋼薄板的鍍膜來說，通常製備的膜係為金黃色的TiN，這種仿金色彩在裝潢業上特別受青睞。
3.在特殊薄膜材料製備中的應用
霧化沉積技術可以顯著地擴大合金元素固溶度，獲得細小均勻的等軸晶組織，減小合金元素的宏觀偏析，增加第二組的體積分數，細化第二相粒子，從而避免了傳統冶金工藝中由於冷卻速度低而導致的化學成分宏觀偏析以及組織粗大等諸多弊端，可實現大尺寸快速凝固材料的一次成型，目前多應用於顆粒增強金屬基複合材料的製備，如用霧化沉積技術製備MMCs等。另外，利用脈衝雷射弧沉積技術製備類金剛石薄膜的方法，國內已經開展了研究。
4.在電學及醫學等領域裡的應用
具有鐵電性且厚度尺寸在數十納米到數微米的鐵電薄膜具有良好的介電、電光、聲光、光折變、非線性光學和壓電性能，主要被應用於隨機存儲器、電容器、紅外探測器等領域，其製備方法主要有濺射法、脈衝雷射沉積法等。羥基磷灰石（HA）屬於磷酸鹽無極非金屬材料，它的化學成分和晶體結構與嵴椎動物的骨及牙齒的礦物成分非常相近，且與生物組織有良好的相容性，目前在種植牙和人工骨等方面有著廣泛的應用，羥基磷灰石薄膜同樣可以採用物理氣相沉積技術製備。
目前，薄膜技術作為材料製備的新技術，已從實驗室的探索性研究轉而應用於大規模的工業生產，並且正在向各個行業中滲透，其應用範圍和作用還正在不斷地擴大和深化。
這門新技術不僅涉及到物理學、化學、 結晶學、 表面科學和固體物理等基礎學科， 還和真空、 冶金和化工等技術領域密切相關。
薄膜技術作為材料科學的一個重要組成部分得到了人們的廣泛重視和研究。
為了不斷地提高薄膜的研製水平，必須重視薄膜技術的礎理論研究，力求把一般性的技藝和經驗上升為科學理論。
從薄膜的製作過程來看，應當著重把握薄膜的形成過程，即形成薄膜時的形核和核長大的全過程以及影響這些過程的主要因素。
此外， 對薄膜工作者來說，還應當掌握國內外薄膜技術的現狀和發展趨勢，了解與簿膜質量有關的相關技術。
聲明：本文內容僅用於交流學習，版權歸原作者所有，轉載請註明出處