PVD与CVD
五电极材料共同沉积
五电极材料共同沉积
首先，五电极材料共同沉积的方法包括物理气相沉积（PVD）和
化学气相沉积（CVD）。
PVD是通过蒸发或溅射将材料沉积在基板表面，而CVD是通过化学反应使气态前体在基板表面沉积。
这些方法
可以实现在同一表面上沉积多种材料。
其次，五电极材料共同沉积的优点之一是可以制备复合材料，
具有多种材料的特性，比如强度、导电性和光学性能。
这种复合材
料可以在多种应用中发挥作用，比如在电子设备中提高性能，或者
在能源领域中提高效率。
此外，五电极材料共同沉积的挑战之一是控制不同材料的沉积
速率和均匀性。
由于每种材料的化学性质和结构不同，需要精确控
制沉积条件以实现均匀的沉积。
另外，五电极材料共同沉积还涉及到材料的选择和相互作用。
在选择材料时，需要考虑它们的相容性和互相作用，以确保它们可
以在同一表面上共同存在并发挥作用。
总的来说，五电极材料共同沉积是一种复杂而有挑战性的技术，
但它具有巨大的潜力，可以为多种应用领域带来新的材料和性能。
在未来，随着材料科学和制备技术的不断进步，这种技术将会得到更广泛的应用和发展。
PVD和CVD
其特点是： 1) 2) 辉光放电空间产生的电子，获得足够的能量，足以产生碰撞电离，减少 对二次电子的依赖，降低击穿电压 射频电压能够通过任何类型的阻抗耦合进去，所以，电极无需是导体， 可以溅射任何材料
（3）电磁场中的气体放电 在放电电场空间加上磁场，放电空间中的电子就要围绕磁力线作回旋运 动，其回旋半径为eB/mv，磁场对放电的影响效果，因电场与磁场的相互位置 不同而有很大的差别。
（2）射频溅射镀膜 射频是无线电波发射范围的频率，为避免干扰电台工作，溅射专用频率规定 为13.56MHz。
适用于导体、半导体、绝 缘体
缺点 大功率射频电源造价昂贵 具有人身防护问题 不适宜工业生产应用
（3）磁控溅射镀膜 与直流溅射相似，不同之处在于阴极靶的后面设置磁场，磁场在靶材表面 形成闭合的环形磁场，与电场正交。
应变能释放出现刃位错
The strained film said: “We are all tired enough, please give us a break!” Oh, it is more comfortable now, although a few of our colleagues are still suffering the pressure.
缺点： 速度太慢，不适宜镀制工件，工业上应用很难
3）高频感应加热 高频线圈通以高频电流后，产生涡流电流，致内置材料升温，熔化成膜。
4）电弧加热 高真空下，被蒸发材料作阴极、内接铜杆作阳极，通电压，移动阳电极尖端 与阴极接触，阴极局部熔化发射热电子，再分开电极，产生弧光放电，使阴极 材料蒸发成膜。
5）激光加热 非接触加热。用激光作热源，使被蒸发材料汽化成膜。常用CO2、Ar、YAG钕 玻璃，红宝石等大功率激光器。
cvd或pvd镀膜原理
cvd或pvd镀膜原理CVD或PVD镀膜原理引言：随着科技的不断进步，各种高科技产品的需求也越来越大。
在许多电子产品和工业设备中，镀膜技术被广泛应用。
其中，CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）是两种常见的镀膜方法。
本文将重点介绍这两种方法的原理及其应用。
一、CVD镀膜原理：CVD是一种基于气相反应的镀膜技术。
其原理是通过在高温和低压环境下，将气体中的化学物质分解并沉积在基底表面上，形成一层致密且均匀的薄膜。
具体步骤如下：1. 基底表面的预处理：在进行CVD镀膜之前，需要对基底表面进行预处理，以去除杂质和提高表面的粗糙度，以便更好地与镀膜层结合。
2. 反应物的供给：在CVD过程中，需要提供反应物。
这些反应物可以是气体或液体形式，根据需要选择不同的反应物。
例如，金属气体、有机化合物或金属有机化合物可以作为反应物。
3. 反应室的设置：CVD镀膜通常在封闭的反应室中进行。
反应室内的温度和压力可以根据所需的镀膜材料和薄膜性质进行调节。
4. 反应过程：在反应室内，反应物会在高温下分解，并与基底表面上的活性位点发生反应，生成新的化合物。
这些化合物在基底表面沉积，逐渐形成一层均匀的薄膜。
5. 薄膜性质的调节：通过调节反应室内的温度、压力和反应物的浓度，可以控制薄膜的成分、结构和性质。
这些参数的调节可以实现对薄膜的硬度、抗腐蚀性、电学性能等特性的控制。
6. 后处理：在CVD过程结束后，需要对镀膜进行后处理，以去除残余的反应物和提高薄膜的质量。
这可以通过热处理、溶剂洗涤或化学处理等方法来实现。
二、PVD镀膜原理：PVD是一种基于物理过程的镀膜技术。
其原理是通过蒸发或溅射源，将固体材料转化为气体或离子态，并沉积在基底表面上，形成一层致密且均匀的薄膜。
具体步骤如下：1. 蒸发源或溅射源的选择：PVD镀膜过程需要使用蒸发源或溅射源来提供镀膜材料。
蒸发源可以是电子束蒸发源或电阻加热蒸发源，而溅射源可以是直流或射频溅射源。
CVD和PVD工艺比较
CVD工艺的沉积温度较低，有利于保持材料的原有性能。
CVD和PVD工艺优缺点总结
CVD和PVD工艺优缺点总结
高能耗
CVD工艺需要高温反应，因此能耗 较高。
设备复杂
CVD工艺需要复杂的反应设备和管道 系统，增加了设备的维护成本。
CVD和PVD工艺优缺点总结
环保
PVD工艺不产生有害物质，对环境友好。
ABCD
在材料科学领域，CVD工 艺可用于制备各种高性能 材料，如碳纳米管、金刚 石等。
在光学领域，CVD工艺可 用于制备各种光学薄膜和 增透膜。
03 PVD工艺简介
PVD工艺定义
PVD工艺是一种物理气相沉积技术，利用物理方法将材料从 源物质中蒸发出来，并在基材上沉积形成薄膜。
与CVD工艺不同，PVD工艺不涉及化学反应，而是通过物理 过程实现材料的沉积。
CVD工艺原理
CVD工艺原理是利用气态的先驱反应 物在高温或催化剂的作用下发生化学 反应，生成固态沉积物。
反应过程中，先驱反应物通过扩散作 用到达基材表面，并在表面发生化学 反应，形成固态沉积物。
CVD工艺应用
CVD工艺广泛应用于材料 科学、电子学、光学等领 域。
在电子学领域，CVD工艺 可用于制备各种电子器件 和集成电路的薄膜材料。
薄膜质量比较
总结词
CVD工艺生成的薄膜质量通常优于PVD工艺。
详细描述
CVD工艺可以生成结构致密、与基材结合紧密的薄膜，同时具有较高的表面光洁度。相比之下，PVD 工艺生成的薄膜可能在致密性和附着力方面稍逊于CVD工艺。
适用材料比较
总结词
CVD工艺适用于多种材料，而PVD工艺 在某些材料上表现更佳。
高附着力
PVD工艺制备的涂层与基材之间具有高附着 力。
表面沉积法
表面沉积法一、引言表面沉积法是一种常见的材料制备方法，通过在基材表面沉积一层薄膜来改变基材的性质和功能。
这种方法广泛应用于材料科学、化学、物理等领域，可以制备出具有特殊性能的材料，如防腐蚀涂层、光学薄膜、电子器件等。
本文将对表面沉积法进行全面、详细、完整的探讨。
二、表面沉积法的原理表面沉积法是利用化学反应在基材表面沉积一层薄膜的方法。
常见的表面沉积法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶液法等。
2.1 物理气相沉积（PVD）物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD）是一种利用物理方法将物质从固态直接转变为气态，然后在基材表面进行沉积的方法。
常见的物理气相沉积方法有蒸发、溅射、离子束沉积等。
2.2 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种利用化学反应在基材表面进行沉积的方法。
通过将气体中的反应物在基材表面发生化学反应，生成固态产物并沉积在基材表面。
常见的化学气相沉积方法有热CVD、等离子体增强CVD等。
2.3 溶液法溶液法是一种利用溶液中的溶质在基材表面沉积的方法。
通过将溶解了溶质的溶液涂覆在基材表面，然后通过蒸发溶剂或者化学反应使溶质沉积在基材表面。
常见的溶液法包括浸渍法、旋涂法、喷涂法等。
三、表面沉积法的应用表面沉积法在材料科学、化学、物理等领域有着广泛的应用。
3.1 防腐蚀涂层表面沉积法可以制备出具有良好防腐蚀性能的涂层。
通过在金属基材表面沉积一层具有防腐蚀性能的材料，可以有效防止金属腐蚀。
常见的防腐蚀涂层包括镀铬、镀锌、喷涂涂层等。
3.2 光学薄膜表面沉积法可以制备出具有特殊光学性能的薄膜。
通过控制沉积条件和材料组分，可以制备出具有特定折射率、透明度等光学性能的薄膜。
常见的光学薄膜应用包括反射镜、透镜、滤光片等。
3.3 电子器件表面沉积法可以制备出具有特殊电子性能的材料，用于制备电子器件。
PVDCVD工艺参数
PVDCVD工艺参数PVD（Physical Vapor Deposition）和CVD（Chemical Vapor Deposition）是两种常用的表面涂层工艺，用于为材料表面添加附着性、耐磨性、耐腐蚀性等功能薄膜。
下面将详细介绍PVD和CVD的工艺参数，以及它们各自的特点和应用。
PVD工艺参数：1.作用气体：PVD过程通常使用惰性气体，如氩气，用于提供等离子体和清除反应生成物。
2.工作压力：标准PVD系统通常在0.1-1Pa的真空范围内工作，以减少气体碰撞和增加薄膜的纯度。
3.沉积速率：沉积速率取决于多个因素，包括材料的性质、沉积温度、工艺参数等。
一般来说，PVD的沉积速率较低，通常在几纳米到几十纳米每分钟。
4.沉积温度：PVD可以在较低的温度下进行，通常在室温到几百摄氏度之间。
较低的沉积温度使得PVD可以用于对温度敏感的基底材料。
5.靶材料：PVD将以所需物质构成的靶材放置在真空腔室中，并使用极性放电和磁控制来释放蒸汽，并形成薄膜。
PVD的特点和应用：1.高纯度薄膜：PVD薄膜具有高纯度和致密性，能够提供优异的耐磨、耐腐蚀和美观性能。
2.可控薄膜厚度：通过调整沉积时间和速率，可以精确控制薄膜的厚度和均匀性，以满足不同的应用需求。
3.易于制备复杂形状薄膜：PVD可以在复杂形状的基底表面上均匀沉积，适用于制备微细结构、凹凸不平的薄膜表面。
4.应用广泛：PVD在很多领域得到应用，如太阳能电池板、LED光源、汽车零部件、钟表、饰品等。
CVD工艺参数：1.反应气体：CVD过程通常使用易于分解的反应气体，如氨、硅烷、四氯化钛等。
反应气体的选择和纯度对薄膜的品质和成分有重要影响。
2.工作压力：CVD系统通常需要较高的工作压力，以保持反应气体在腔体中的适当浓度，并促进分解和沉积。
3.沉积温度：CVD需要较高的沉积温度，通常在数百到上千摄氏度之间。
高温可以促进气体分解和反应的进行，形成致密的薄膜。
4.沉积速率：CVD的沉积速率通常较高，可以达到几微米到几十微米每小时，因此适用于快速生长较厚的薄膜。
CVD和PVD工艺比较
VII. 最后一个比较因素是操作运行安全问题 操作运行安全问题。PVD 操作运行安全问题 是一种完全没有污染的工序，有人称它为“绿色工 程”。而CVD的反应气体、反应尾气都可能具有一 定的腐蚀性，可燃性及毒性，反应尾气中还可能有 粉末状以及碎片状的物质，因此对设备、环境、操 作人员都必须采取一定的措施加以防范。
V. 在CVD工艺过程中，要严格控制工艺条件 控制工艺条件，否 控制工艺条件 则，系统中的反应气体或反应产物的腐蚀作用会使 基体脆化。 VI. 比较CVD和PVD这两种工艺的成本 成本比较困难， 成本 有人认为最初的设备投资PVD是CVD的3一4倍，而 PVD工艺的生产周期是CVD的1/10。在CVD的一个 操作循环中，可以对各式各样的工件进行处理，而 PVD就受到很大限制。综合比较可以看出，在两种 工艺都可用的范围内，采用PVD要比CVD代价高。
厚度上的区别正好可以弥补 PVD阶梯覆盖性能的不足 阶梯覆盖性能的不足
III. CVD镀层往往比各种PVD镀层略厚一些，前者厚 厚 度在7.5µm左右，后者通常不到2.5µm厚。CVD镀层的 表面略比基体的表面粗糙些。相反，PVD镀膜如实地 反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金属光泽， 这在装饰镀膜方面十分重要。
I. 工艺温度高低 CVD 和 PVD 之间的主要区别。 工艺温度高低是 温度对于高速钢镀膜具有重大意义。 CVD 法的工艺 温度超过了高速钢的回火温度，用 CVD 法镀制的高 速钢工件，必须进行镀膜后的真空热处理，以恢复硬 度。镀后热处理会产生不容许的变形。 II. CVD 工艺对进人反应器工件的清洁 要求 PVD 清洁要求 清洁 要求比 工艺低一些，因为工件表面的一些脏东西很容易在高 温下烧掉。此外，高温下得到的镀层结合强度要更好 些。
PVD和CVD涂层方法
PVD和CVD涂层方法涂层方法目前生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD) 法和化学气相沉积(CVD) 法。
前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2~5µm；后者的沉积温度为900℃~1100℃，涂层厚度可达5~10µm，并且设备简单，涂层均匀。
因PVD法未超过高速钢本身的回火温度，故高速钢刀具一般采用PVD法，硬质合金大多采用CVD法。
硬质合金用CVD法涂层时，由于其沉积温度高，故涂层与基体之间容易形成一层脆性的脱碳层(η相)，导致刀片脆性破裂。
近十几年来，随着涂覆技术的进步，硬质合金也可采用PVD法。
国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。
即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下(目前涂覆温度已可降至180℃~200℃)，使硬质合金基体与涂层材料之间不会产生扩散、相变或交换反应，可保持刀片原有的韧性。
据报道，这种方法对涂覆金刚石和立方氮化硼(CBN)超硬涂层特别有效。
用CVD法涂层时，切削刃需预先进行钝化处理(钝圆半径一般为0.02~0.08mm，切削刃强度随钝圆半径增大而提高)，故刃口没有未涂层刀片锋利。
所以，对精加工产生薄切屑、要求切削刃锋利的刀具应采用PVD法。
涂层除可涂覆在普通切削刀片上外，还可涂覆到整体刀具上，目前已发展到涂覆在焊的硬质合金刀具上。
据报道，国外某公司在焊接式的硬质合金钻头上采用了PCVD法，结果使加工钢料时的钻头寿命比高速钢钻头长10倍，效率提高5倍。
涂层成份又有哪些呢？各自的区别在哪里，应用面怎样。
通常使用的涂层有：TiC、TiN、Ti（C.N）、Gr7O3、Al2O3等。
以上几种CVD的硬质涂层基本具备低的滑动摩擦系数，高的抗磨能力，高的抗接触疲劳能力，高的表面强度，保证表面具有足够的尺寸稳定性与基体之间有高的粘附强度。
PVD与CVD涂层工艺比较PVD与CVD涂层工艺比较沉积温度涂层厚度涂层表面状态主要涂层材料涂层结合强度对环境影响主要应用领域物理气相沉积500℃或更低，沉积温度低刀具变型不，基体的硬度强度不降低。
第6章PVD与CVD
一些金属的蒸发温度
由上表可见大多数金属的蒸发温度都在1000 度到2000度之间，而钨、钼的熔点都高于2000度， 因此加热的金属材料一般都选钨、钼。 电阻法的缺点是膜材料与加热材料之间产生扩 散或反应，使加热材料本身的熔点和蒸发点降低， 以致造成镀得的膜层含有杂质。大多数膜材料在熔 化后将于加热材料浸润。表面扩张，附着在加热器 上形成面蒸发源，蒸发效果比较好。反之，若膜材 料与加热材料不侵润，膜材料将融为一个液球，成 为点蒸发源，如果加热器的形状不合适液球将从加 热器上脱落下来，使蒸镀失败。因此蒸镀时要根据 膜材料的性质，注意选择加热器的形状。
6.3.2 EMI溅射镀膜特点 价格低（国内拥有自主知识产权的话）。 真空溅射加工的金属薄膜厚度只有0.5～2µm，绝对不影响装配。 真空溅射是彻底的环保制程，绝对环保无污染。 欲溅射材料无限制, 任何常温固态导电金属及有机材料、绝缘材料皆可 使用（例：铜、铬、银、金、不锈钢、铝、氧化矽SiO2等）。 被溅射基材几无限制（ABS、PC、PP、PS、玻璃、陶瓷、epoxy resin 等）。 膜质致密均匀、膜厚容易控制。 附着力强（ASTM3599方法测试4B）。 可同时搭配多种不同溅射材料之多层膜。并且，可随客户指定变换镀 层次序。
6.2真空蒸镀 真空蒸镀
6.2.1 原理 在真空中将蒸镀材料加热蒸发产生蒸气，使其附着在基板 上凝聚成薄膜。真空蒸镀属于物理气相沉积法。 1.蒸发过程 1）汽化热 2）蒸气压 3）蒸发温度 4）蒸发速率
6.2.2 真空蒸镀的关键部件
1.蒸发器
蒸发器的加热温度要达到膜材料熔化的温度，其加 热方式通常为电阻法、电子束法等。 电阻法是用高熔点金属做成适当的形状的加热器， 并将膜材料放在上面加热，利用电流的热效应使加 热器温度达到材料蒸发的温度，膜材料蒸发并淀积 在基板上。
PVD与CVD
气相沉积技术一般可分为两大类：物理气 相沉积(Physical Vapour Deposition-PVD)和化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition--CVD)。
能力知识点1 物理气相沉积
在真空条件下，利用各种物理方法，将镀 料气化成原子、分子或使其离子化为离子， 直接沉积到基体表面上的方法称为物理气 相沉积（PVD）。 物理气相沉积法主要包括真空蒸镀、溅射 镀膜、离子镀膜等。
绕射性好。
基片的正面反面甚至内孔、凹槽、狭缝等，都能沉积上薄膜。
沉积速率快，镀层质量好 。
离子镀膜获得的镀层组织致密，针孔、气泡少。而且镀前对工件 ( 基片 )清洗处理较简单。成膜速度快，可达 75m/min ，可镀制厚 达30m的镀层，是制备厚膜的重要手段。
2 离子镀膜的特点
可镀材质广泛
物理气相沉积（PVD）技术经历了由最初的真空蒸镀到1963 年离子镀技术的开发和应用。20世纪70年代末磁控溅射技术有 了新的突破。 近年来，各种复合技术，如离子注入与各种PVD方法的复合， 已经在新材料涂层、功能涂层、超硬涂层的开发制备中成为必 不可少的工艺方法。 PVD法已广泛用于机械、航空、电子、轻工和光学等工业部门 中制备耐磨、耐蚀、耐热、导电、磁性、光学、装饰、润滑、 压电和超导等各种镀层。 随着物理气相沉积设备的不断完善、大型化和连续化，它的应 用范围和可镀工件尺寸不断扩大，已成为国内外近20年来争相 发展和采用的先进技术之一。
溅射镀膜的基本过程
正离子
溅射原子
靶
基 片
靶面原子 的溅射
溅射原子向 基片的ห้องสมุดไป่ตู้移
溅射原子在 基片沉积
阴极溅射时溅射下来的材料原子具有10～35eV 的动能，比蒸镀时原子动能（0.1～1.0eV）大 得多，因此溅射镀膜的附着力也比蒸镀膜大。