物理氣相沉積技術(shù)

物理氣相沉積技術(shù)第1頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD原理PVD特點PVD分類PVD現(xiàn)狀與發(fā)展PVD應(yīng)用第2頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三

原理：物理氣相沉積技術(shù)表示在真空條件下，采用物理方法，將材料源—固體或液體表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子，并通過低壓氣體(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(shù)。

第3頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD的物理原理示意圖塊狀材料(靶材)薄膜物質(zhì)輸運能量輸運能量以氣態(tài)方式進行氣態(tài)基底第4頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三“物理氣相沉積”通常有下面三個工藝步驟：所生長的材料（靶材）以物理的方式由固體轉(zhuǎn)化為氣體生長材料的蒸汽經(jīng)過一個低壓區(qū)域到達襯底蒸汽在襯底表面上凝結(jié)，形成薄膜第5頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三幾種常見的薄膜結(jié)構(gòu)單層膜周期結(jié)構(gòu)多層膜SubstrateASubstrateABAB第6頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD原理PVD特點PVD分類PVD現(xiàn)狀與發(fā)展PVD應(yīng)用第7頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD特點1234物理氣相沉積獲得的沉積層薄。涂層的純度高單擊此處添加標(biāo)題沉積層材料來自固體物質(zhì)源，采用各種加熱源或濺射源使固態(tài)物質(zhì)變?yōu)樵討B(tài)。涂層組織細密、與基體和結(jié)合強度好。第8頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD特點567可方便的控制多個工藝參數(shù)，易獲得單晶、多晶、非晶、多層納米層結(jié)構(gòu)的功能薄膜。可以在較低溫度下獲得各種功能薄膜，基材范圍廣泛。無有害氣體排出，屬于無污染技術(shù)。第9頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD原理PVD特點PVD分類PVD現(xiàn)狀與發(fā)展PVD應(yīng)用第10頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三物理氣相沉積（PVD）真空蒸鍍離子鍍?yōu)R射鍍電子束蒸發(fā)熱蒸發(fā)直流濺射射頻濺射磁控濺射第11頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三電子束蒸發(fā)鍍膜儀PVD75美國KurtJLeskerCompany

磁控濺射鍍膜儀PVD75美國KurtJLeskerCompany第12頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三電子束蒸發(fā)原理與特點原理：熱電子由燈絲發(fā)射后，被加速陽極加速，獲得動能轟擊到處于陽極的蒸發(fā)材料上，使蒸發(fā)材料加熱氣化，而實現(xiàn)蒸發(fā)鍍膜。特點：多用于要求純度極高的膜、絕緣物的蒸鍍和高熔點物質(zhì)的蒸鍍。第13頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三E-GunCrucibleSubstratefixture第14頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三磁控濺射：使電子的路徑不再是直線，而是螺旋線，增加了與氣體原子發(fā)生碰撞的幾率，在同樣的電壓和氣壓下可以提高氣體電離的效率，提高了沉積速率。第15頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三第16頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三附加磁場的優(yōu)點限制濺射離子的軌道增加離子在氣體中停留的時間增強等離子體和電離過程減少濺射原子從靶材到襯底路程中的碰撞高磁場附近的產(chǎn)值比較高第17頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD原理PVD特點PVD分類PVD現(xiàn)狀與發(fā)展PVD應(yīng)用第18頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD技術(shù)出現(xiàn)于二十世紀(jì)七十年代末，制備的薄膜具有高硬度、低摩擦系數(shù)、很好的耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點。近年來，由于PVD技術(shù)和工藝、設(shè)備水平的發(fā)展，加上使用靶材品種和質(zhì)量的增加，有效提高了涂層和基體的結(jié)合強度，擴大了涂層材料的種類，是過去難于使用PVD技術(shù)沉積的碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)涂層，現(xiàn)在變成了可能，極大地擴展了PVD技術(shù)的應(yīng)用范圍。與化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝相比，PVD工藝處理溫度低，在600℃以下時對材料的抗彎強度無影響；薄膜內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)為壓應(yīng)力，更適于對硬質(zhì)合金精密復(fù)雜刀具的涂層；PVD工藝對環(huán)境無不利影響，符合現(xiàn)代綠色制造的發(fā)展方向。

FROM1970s第19頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三PVD原理PVD特點PVD分類PVD現(xiàn)狀與發(fā)展PVD應(yīng)用第20頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三對高速鋼刀具進行涂覆,可得到致密等軸涂層,具有優(yōu)異的耐磨特性,可顯著提高刀具的使用壽命；在飛機和宇宙飛船的各種形狀復(fù)雜的零部件上,可鍍制各種薄膜；為選擇傳播射線,在建筑玻璃上鍍制化合物鍍層；為減少摩擦,在各種工程機械零件上鍍制潤滑的膜層；太陽能和光電元件應(yīng)用的各種薄膜…第21頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三ONLYONTHEFILM?

第22頁，講稿共25頁，2023年5月2日，星期三其它生長模式Frank-vanderMerveModeLayerbyLayer(2D)襯底襯底襯底Stranski-KrastanovModeLayerPlusIslandGrowth(2D-3D)Volmer-Weber