物理氣相沉積技術表示在真空親件下,採用物理方法,將材料源一一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.
真空蒸鍍基本原則是在真空條件下,使金屬、金屬合金或化合物蒸發,然後沉積在基體面上,蒸發的方法常用電阻加熱,高頻感應加熱,電子柬、雷射束、離子束高能轟擊鍍料,使蒸發成氣相,然後沉積在基體表面,歷史上,真空蒸鍍是PVD法中使用最早的技術.
濺射鍍膜基本原理是充氬(Ar)氣的真空條件下,使氬氣進行輝光放電,這時氬(Ar)原子電離成氬離子
離子在電場力的作用下,加速轟擊以鍍料製作的陰極靶材,靶木被濺射出來而沉積到工件表面.如果採用直流輝光放電,稱直流(Qc)濺射,射頻(RF)輝光放電引起的稱射頻濺射.磁控(M)輝光放電引起的稱磁控濺射.電弧等離子體鍍膜基本原理是在真空條件下,用引弧針引弧,使真空金壁(陽極)和鍍材(陰極)之間進行弧光放電,陰極表面快速移動著多個陰極弧斑,不斷迅速蒸發甚至"異華"鍍料,使之電離成以鍍料為主要成的電弧等離子體,並能迅速將鍍料沉積於基體.因為有多弧斑,所以也稱多弧蒸發離化過程.
離子鍍基本原理是在真空親件下,採用某種等離子體電離技術,使鍍料原子部分電離成離子,同時產生許多高能量的中性原子,在被鍍基體上加負偏壓.這樣在深度負偏壓的作用下,離子沉積於基體表面形成薄膜.
物理氣相沉積技術基本原理可
分三個工藝步驟:
(1)鍍料的氣化:即使鍍料蒸發,異華或被濺射,也就是通過鍍料的氣化源.
(2)鍍料原子
或離子的遷移:由氣化源供出原子、分子或離子經過碰撞後,產生多種反應.
(3)鍍料原子、分子或離子在基體上沉積.
物理氣相沉積技術工藝過程簡單,對環境改善,無汙染,耗材少,成膜均勻緻密,與基體的結合力強.該技術廣泛應用於航空航天、電子、光學、機械、建築、輕工、冶金、材料等領域,可製備具有耐磨、耐腐飾、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性的膜層.
隨著高科技及新興工業發展,物理氣相沉積技術出現了不少新的先進的亮點,如多弧離子鍍與磁控濺射兼容技術,大型矩形長弧靶和濺射靶,非平衡磁控濺射靶,孿生靶技術,帶狀泡沫多弧沉積卷繞鍍層技術,條狀纖維織物卷繞鍍層技術等,使用的鍍層成套設備,向計算機全自動,大型化工業規模方向發展.
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