1.1 物理氣相沉積
一般來說,物理氣相沉積是把固態或液態成膜材料通過某種物理方式(高溫蒸發、濺射、等離子體、離子束、激光束、電弧等)產生氣相原子、分子、離子(氣態、等離子態),再經過輸運在基體表面沉積或與其他活性氣體反應形成反應產物在基體上沉積為固相薄膜的過程。
物理氣相沉積的特點如下:①需用固態或熔化態的物質作為沉積過程的源物質;②源物質需經過物理過程轉變為氣相;③工作環境需要較低的氣壓;④在氣相中和襯底表面一般不發生化學反應,但反應沉積例外。
物理氣相沉積與化學氣相沉積相比,其優點為:①鍍膜材料來源廣泛,容易獲得,鍍膜材料可以是純金屬、合金、化合物等,無論材料導電或不導電,低熔點或高熔點,液相或固相,塊狀或粉末,都可以使用;②鍍膜材料的氣化方式可以是高溫蒸發或低溫濺射;③沉積粒子能量可以調節,反應活性高,通過引入等離子體或離子束,可以提高沉積離子能量,有利于提高膜層質量;④沉積溫度低,沉積粒子具有高能量活性,不經過熱力學的高溫過程,便可進行低溫反應和在低溫基體上沉積薄膜,擴大了基體的適應范圍;⑤可制備的薄膜類型多,如純金屬薄膜、合金薄膜和化合物薄膜;⑥無污染,有利于環境保護。
物理氣相沉積技術應用廣泛,鍍膜產品涉及如下許多應用領域,如裝飾膜(Al、TiN、TiC膜等)、耐磨硬膜(TiN、TiC、TiCN、TiAlCN、ZrN、CrN膜系列或多層膜等)、減摩潤滑膜(MoS2、DLC等)、光學膜(MgF2、ZnS、SiO2、TiO2等)、熱反射膜(TiN、Cr、TiO2等)、耐熱膜(M-CoCrAlY)、微電子學應用的導電膜、絕緣膜和鈍化膜(Al、Al-Si、Ti、Pt、Au、Mo-Si、TiW、SiO2、Si3N4、Al2O3等薄膜)、磁性薄膜(Fe-Ni、Fe-Si-Al、Ni-Fe-Mo等軟磁膜,γ-Fe2O3、Co、Co-Cr、Mn-Bi等硬磁膜)、透明導電膜(ITO、ZAO等)、醫學生物膜(DLC或Ti膜等)。
隨著現代科學技術的發展和新材料的發展應用,物理氣相沉積技術會進一步發展,其應用也將會更加廣泛。