快节奏的社会，时间稍纵即逝，三分钟可以做些什么呢？现在提供一个选择：花三分钟时间，快速的了解下薄膜沉积中的物理气相沉积技术（Physical Vapor Deposition，PVD）。来吧，各位材女材子们，一起来认识物理气相沉积技术这位朋友！
定义 ：
在真空度较高的环境下，通过加热或高能粒子轰击的方法使源材料以原子、分子或离子的形式逸出沉积物粒子，并且逸出的粒子在基片上沉积形成薄膜的技术。
三个关键过程：
工程分类：
PVD大家族里主要有三位成员：真空蒸发沉积技术（蒸镀）；溅射沉积技术；离化PVD技术。想要真正了解PVD，下面的这些可要睁大双眼仔细看噢！
蒸镀
图1：真空沉积蒸发装置示意图，主要由真空室、蒸发源或蒸发加热装置和基片架及基片加热装置三大部分组成。
蒸镀是在真空环境下，以各种加热方式赋予待蒸发源材料以热量，使源材料物质获得所需的蒸汽压而实现蒸发，所发射的气相蒸发物质在具有适当温度的基片上不断沉积而形成薄膜的沉积技术。（PS:争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。话说当年上薄膜材料技术基础这门课时，初次听到“蒸镀”这个词，竟然想起了李清照这句词，噗嗤）
蒸镀中最为关键的两个参数是真空度（≤10-3Pa）和相对蒸发源的基片距离（10~50cm）。蒸镀过程中，膜层粒子与真空室中的气体的碰撞是应该避免的，因此，相对蒸发源的基片距离应大于工作状态下真空室内气体分子的平均自由程。
溅射沉积技术
1852年，Grove 在对辉光放电的研究中首次发现了溅射（Sputtering）现象。不过，溅射的英文名Sputtering这个词可算是以讹传讹！本应该是 splatter，意为“（泥浆）泼溅”，后来却被写成 splutter 直至 sputter，有木有觉得大牛前辈们也是十足的“任性”呢？
言归正传，溅射理论的基础就是碰撞理论。一定温度下，固体或液体受到高能离子轰击时，其中部分原子通过与高能入射离子的碰撞获得足够能量，而从表面逃逸，这种从物质表面发射原子的方式即被称为溅射。
图2 溅射镀膜的实现过程
（1）自由电子被电场加速飞向阳极，与路遇的放电气体分子（通常是惰性气体氩气）碰撞，氩气失去外层电子，发生电离，释放出Ar （图2中以黄色小球表示）和自由电子（图2中以红色小球表示）。
（2）Ar 受电场加速作用，飞向阴极的靶材，撞击得到靶材原子（图2中以绿色小球表示）以及二次电子，自由电子数目增加。
（3）电子在飞行过程中，还可能与Ar 相撞，使之恢复中性状态。在此过程中电子由激发态回到基态，伴随产生的能量以发射光子的形式释放。因有大量光子释出，放电形成的等离子体出现发光现象，也即所谓的“辉光”放电。
溅射镀膜过程为：气体放电→等离子体→带电离子→电场作用→离子加速→高能离子→撞击靶材→溅射→发射靶材原子→飞向基板→形成沉积→获得薄膜。
离化PVD技术
通过将成膜材料高度电离化形成膜材料离子，从而增加膜材料离子的沉积动能，并使之在高化学活性状态下沉积薄膜的技术，包括离子镀、离子束沉积和离子束辅助沉积三类。
离化PVD过程大多是蒸发/溅射（气相物质激发）与等离子体离化过程（赋能、激活）的交叉结合。
总结：
蒸发镀膜是依靠源材料的晶格振动能克服逸出功，从而形成沉积粒子的热发射，即：外加能量（电阻/电子束/激光/电弧/射频）赋予材料较高的晶格振动能，使其克服固有的逸出功逸出粒子。而溅射是依靠高能离子输入动能，借助源材料中粒子间的弹性碰撞，致使更高动能粒子逸出。离化PVD 是以其它手段激发沉积物质粒子，然后使之与高度电离的等离子体交互作用（类似 PECVD），促使沉积粒子离化，使之既可被电场加速而获得更高动能，同时在低温状态下具有高化学活性。主要PVD沉积方法的对比如表1所示。
表1 主要 PVD 沉积方法的对比
| 表1 主要 PVD 沉积方法的对比 |
| | 真空蒸发 | 溅射 | 离子镀 |
粒子形态及能量
(eV) | 原子 | 0.1-1 | 1-10 | 0.1-1 |
| 离子 | -- | -- | 102-104 |
| 沉积速率 (μm/min) | 0.1-70 | 0.01-0.5 | 0.1-50 |
| 薄膜性质及特点 | 沉积质量 | 致密度小
表面光滑 | 致密度较高 | 致密度高 |
| 气孔率 | 高 | 较低，但气体杂质多 | 无、缺陷多 |
| 附着力 | 差 | 较好 | 很好 |
| 内应力 | 拉应力 | 压应力 | |
| 绕射性 | 差 | 一般 | 较好 |
来源: 材料人网
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