【康沃真空網】PVD是一種通過物理方式將目標材料制備在目標基體表面的表面加工技術，均在真空中進行，PVD技術主要包括大三類：真空蒸發鍍膜、真空濺射鍍膜和真空電弧離子鍍膜。
近年來，薄膜技術和薄膜材料的發展突飛猛進、成果顯著，在原有基礎上，相繼出現了離子束增強沉積技術、電火花沉積技術、電子束物理氣相沉積技術和多層噴射沉積技術等。
01 真空蒸鍍
真空蒸發鍍膜的原理相對最簡單，包括電子束蒸發鍍膜、電阻蒸發鍍膜、電弧蒸發鍍膜、激光蒸發鍍膜等方式。
其主要方式是在真空中將目標靶材加熱為氣體蒸發或者汽化，通常加熱源位于目標靶材的下方，目標基體位于靶材的上方，靶材分子會在熱能的作用下上升，從而沉積在目標基體上，越來越多的靶材氣體分子在目標基體上聚集，便會生長成致密的薄膜。
不同方式的蒸發鍍膜的區別僅僅在于加熱的不同。
電阻蒸發鍍膜就是利用焦耳定律來給電阻提供熱能，電阻溫度變高后給靶材加熱，使其變為氣體分子。
而電子束蒸發鍍膜方式略有不同，是利用電子束蒸發源發射電子束投射到靶材表面，靶材一般放在坩堝之中，受熱面積也較小，電子束可以加熱到1000 K以上，可以熔化所有常用材料。
02 真空濺射鍍膜
濺射鍍膜是指在真空條件下，利用獲得功能的粒子轟擊靶材料表面，使靶材表面原子獲得足夠的能量而逃逸的過程稱為濺射。被濺射的靶材沉積到基材表面，就稱作濺射鍍膜。
磁控濺射原理如圖所示，其中M代表金屬粒子。自由電子被電場加速飛向陽極，在此過程中與Ar原子碰撞，使其失去外層電子，釋放出Ar+和自由電子，Ar+在電場作用下飛向陰極，撞擊靶材，撞出靶材原子以及二次電子。自由電子在飛行過程中還有可能與Ar+相撞，使其恢復中性，但在此過程中電子由激發態回到基態，會釋放出能量，這部分能量會以光子形式釋放，因為大量光子的釋放，所以等離子體會出現“輝光”現象。
入射離子（Ar+）能量不同，所達到的效果也不相同。當入射離子能量較低時，以入射離子沉積為主（離子束沉積）；當能量適中時，濺射出靶材原子；入射離子能量過高時，則會注入或擴散至靶材內部。入射離子轟擊靶材表面的各種物理現象如圖所示。
03 電弧離子鍍（AIP）
電弧離子鍍（Arc ion plating,AIP）的基本原理為弧光放電，將爐內抽至一個較低的真空度，再通過對引弧針施加一定強度的電流，使其將電流引至靶材表面，最終強電流使靶材表面蒸發或汽化，靶材原子獲得動能并擴散至基體表面，發生吸附、形核并最終生長成膜。
電弧離子鍍的主要特點有：工作真空度高，氣體雜質污染小；沉積速率較快，制備出的薄膜較厚；沉積粒子離化率高，離子能量高；沉積裝置簡單，基體溫升較小。
基于電弧離子鍍的原理和特點，其也具備一定的缺點：由于電弧離子鍍電流強度高，提供能量較大，導致金屬靶材表面很容易產生金屬液滴，金屬液滴會直接沉積至基體表面，會降低涂層的性能，也會降低膜基結合力；因為引弧針要施加強電流，所以靶材必須選用導電的材料，選擇性較少。
04 離子束增強沉積技術(IBED)
離子束增強沉積技術是一種將離子注入與薄膜沉積融為一體的材料表面改性新技術。它是指在氣相沉積鍍膜的同時，采用一定能量的離子束進行轟擊混合，從而形成單質或化合物膜層。
它除了保留離子注入的優點外，還可在較低的轟擊能量下連續生長任意厚度的膜層，并能在室溫或近室溫下合成具有理想化學配比的化合物膜層(包括常溫常壓無法獲得的新型膜層)。
該技術具有工藝溫度低(＜200°C)，對所有襯底結合力強，可在室溫得到高溫相、亞穩相及非晶態合金，化學組成便二控制，斱便控制生長過程等優點。主要缺點是離子束具有直射性，因此處理形狀復雜的表面比較困難。
05 電火花沉積技術(ESD)
電火花沉積技術是將電源存儲的高能量電能，在金屬電極(陽極)與金屬母材(陰極)間瞬時高頻釋放，通過電極材料與母材間的空氣電離，形成通道，使母材表面產生瞬時高溫、高壓微區。同時離子態的電極材料在微電場的作用下融滲到母材基體，形成冶金結合。
電火花沉積工藝是介于焊接與噴濺或元素滲入之間的工藝，經過電火花沉積技術處理的金屬沉積層具有較高硬度及較好的耐高溫性、耐腐蝕性和耐磨性，而且設備簡單、用途廣泛、沉積層不基體的結合非常牢固，一般不會發生脫落，處理后工件不會退火或變形，沉積層厚度容易控制，操作方法容易掌握。主要缺點是缺少理論支持，操作尚未實現機械化和自動化。
06 電子束物理氣相沉積技術(EB-PVD)
電子束物理氣相沉積技術是以高能密度的電子束直接加熱蒸發材料，蒸發材料在較低溫度下沉積在基體表面的技術。
該技術具有沉積速率高 (10kg/h ～15kg/h 的蒸發速率)、涂層致密、化學成分易于精確控制、可得到柱狀晶組織、無污染以及熱效率高等優點。該技術的缺點是設備昂貴，加工成本高。目前，該技術已經成為各國研究的熱點。
07 多層噴射沉積技術(MLSD)
傳統的噴射沉積技術相比，多層噴射沉積的一個重要特點是可調節接收器系統和坩堝系統的運動，使沉積過程為勻速且軌跡不重復，從而得到平整的沉積表面。
其主要特點是：沉積過程中的冷卻速度比傳統噴射沉積要高，冷卻效果較好；可制備大尺寸工件，且冷卻速度不受影響；工藝操作簡單，易于制備尺寸精度較高、表面均勻平整的工件；液滴沉積率高；材料顯微組織均勻細小，無明顯界面反應，材料性能較好。
