真空鍍膜技術(shù)主要涉及用不同的真空鍍膜設(shè)備和工藝方式，將鍍膜材料生成在特定的基材表面，以制備各種具有特定功能的薄膜材料。真空鍍膜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域包括平板顯示、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、光磁記錄媒體、光學(xué)元器件、節(jié)能玻璃、LED、工具改性、高檔裝飾用品等。薄膜材料生長(zhǎng)于基板材料（如屏顯玻璃、光學(xué)玻璃等）之上，一般由金屬、非金屬、合金或化合物等材料（統(tǒng)稱鍍膜材料）經(jīng)過(guò)鍍膜后形成，具有增透、吸收、截止、分光、反射、濾光、干涉、保護(hù)、防水防污、防靜電、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、裝飾和復(fù)合等功能，并能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保、節(jié)能、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、改善原有性能等。由于薄膜材料就是鍍膜材料轉(zhuǎn)移至基板之后形成的，所以薄膜品質(zhì)的好壞高低與鍍膜材料的品質(zhì)優(yōu)劣是直接相關(guān)的關(guān)系。目前，薄膜材料制備技術(shù)主要包括：物理氣相沉積（PVD）技術(shù)和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)。物理氣相沉積（PVD）技術(shù)主要包含真空濺射鍍膜、真空蒸發(fā)鍍膜、真空離子鍍膜三種方式。

一、真空濺射鍍膜，是指利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過(guò)加速聚集，而形成高速度的離子束流，轟擊靶材（鍍膜材料）表面，離子和靶材表面原子發(fā)生動(dòng)能交換，使靶材表面的原子離開(kāi)靶材并沉積在基板材料表面的技術(shù)。被離子轟擊的對(duì)象就是用真空濺射法沉積制備薄膜材料的原材料，被稱為濺射靶材。

一般來(lái)說(shuō)，濺射靶材主要由靶坯、背板（或背管）等部分構(gòu)成，其中，靶坯是高速離子束流轟擊的目標(biāo)材料，屬于濺射靶材的核心部分，在濺射鍍膜過(guò)程中，靶坯被離子撞擊后，其表面原子被濺射飛散出來(lái)并沉積于基板上制成薄膜材料。由于濺射靶材需要安裝在專用的設(shè)備內(nèi)完成濺射過(guò)程，設(shè)備內(nèi)部為高電壓、高真空的工作環(huán)境，多數(shù)靶坯的材質(zhì)較軟或者高脆性，不適合直接安裝在設(shè)備內(nèi)使用，因此，需與背板（或背管）綁定， 背板（或背管）主要起到固定濺射靶材的作用，且具備良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。

真空濺射薄膜有以下特點(diǎn)：
① 膜厚可控性和重復(fù)性好，膜的厚度控制在預(yù)定的數(shù)值上，稱為膜厚的可控性。所需要的膜層厚度可以多次重復(fù)性出現(xiàn)，稱為膜厚重復(fù)性。在真空濺射鍍膜中，可以通過(guò)控制靶電流來(lái)控制膜厚。
② 薄膜與基片的附著力強(qiáng)，濺射原子能量比蒸發(fā)原子能量高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，高能量的濺射原子沉積在基片上進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換比蒸發(fā)原子高得多，產(chǎn)生較高的能量，增強(qiáng)了濺射原子與基片的附著力。
③ 制備合金膜和化合物膜時(shí)靶材組分與沉積到基體上的膜材組分極為接近，避免了鍍膜材料在轉(zhuǎn)移生成薄膜材料時(shí)組分與結(jié)構(gòu)發(fā)生變異和不一致性。
④ 也可制備與靶材不同的新物質(zhì)膜，如果濺射時(shí)通入反應(yīng)性氣體，使其與靶材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣就可以得到與靶材完全不同的新物質(zhì)膜。
⑤ 膜層純度高質(zhì)量好，濺射法制膜裝置中沒(méi)有蒸發(fā)法制膜裝置中的坩堝構(gòu)件，所以濺射鍍膜中不會(huì)混入坩堝加熱器材料的成分，純度更高。
濺射鍍膜法的缺點(diǎn)是成膜速度比蒸發(fā)鍍膜低、基片溫度高、易受雜質(zhì)氣體影響、裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

由于濺射鍍膜工藝可重復(fù)性好、膜厚可控制，可在大面積基板材料上獲得厚度均勻的薄膜，所制備的薄膜具有純度高、致密性好、與基板材料的結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為制備薄膜材料的主流技術(shù)之一，各種類型的濺射靶材已得到廣泛的應(yīng)用，因此，對(duì)濺射靶材這一具有高附加值的功能材料需求正在逐年高速增加，濺射靶材亦已成為目前市場(chǎng)應(yīng)用量最大的PVD鍍膜材料。

二、真空蒸發(fā)鍍膜，是指在真空條件下，利用膜材加熱裝置（稱為蒸發(fā)源）的熱能，通過(guò)加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在基板材料表面的一種沉積技術(shù)。當(dāng)蒸發(fā)分子的平均自由程大于蒸發(fā)源與基片間的線尺寸后，蒸發(fā)的粒子從蒸發(fā)源表面上逸出，在飛向基片表面過(guò)程中很少受到其他粒子（主要是殘余氣體分子）的碰撞阻礙，直接到達(dá)基片表面上凝結(jié)而生成薄膜。被蒸發(fā)的物質(zhì)是用真空蒸發(fā)鍍膜法沉積薄膜材料的原材料，被稱之為蒸鍍材料。

真空蒸發(fā)鍍膜系統(tǒng)一般由三個(gè)部分組成：真空室、蒸發(fā)源或蒸發(fā)加熱裝置、放置基板及給基板加熱裝置。在真空中為了蒸發(fā)待沉積的材料，需要容器來(lái)支撐或盛裝蒸發(fā)物，同時(shí)需要提供蒸發(fā)熱使蒸發(fā)物達(dá)到足夠高的溫度以產(chǎn)生所需的蒸汽壓。

真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)的特點(diǎn)：具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，制成的薄膜純度高、質(zhì)量好，厚度可較準(zhǔn)確控制，成膜速率快，效率高，薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是不容易獲得結(jié)晶結(jié)構(gòu)的薄膜；所形成的薄膜在基板上的附著力較??；工藝重復(fù)性不夠好等。

三、真空離子鍍膜，是指在真空氣氛中利用蒸發(fā)源或?yàn)R射靶使膜材蒸發(fā)或?yàn)R射，蒸發(fā)或?yàn)R射出來(lái)的一部分粒子在氣體放電空間中電離成金屬離子，這些粒子在電場(chǎng)作用下沉積到基體上生成薄膜的一種過(guò)程。其原理如圖3所示。首先將鍍膜室壓力抽真空至10 -3pa 以下，然后通入工作氣體使壓力增大至10^0~10^-1pa，接入高壓。由于作為陰極的蒸發(fā)源接地，基體接入可調(diào)節(jié)的負(fù)偏壓，這時(shí)電源即可在蒸發(fā)源與基體間建立起低壓氣體放電的低溫等離子區(qū)；電阻加熱式蒸發(fā)源通電加熱膜材后，從膜材表面上逸出來(lái)的中性原子，在向基體遷移的過(guò)程中通過(guò)等離子體時(shí)，一部分原子由于與電子碰撞而電離成正離子；另一部分與工作氣體中的離子碰撞交換電荷后也可生成離子。這些離子在電場(chǎng)作用下被加速而射向接入負(fù)電位的基體后，即可生成薄膜。

真空離子鍍膜具有以下特點(diǎn)：
① 膜/基結(jié)合力（附著力）強(qiáng)，膜層不易脫落；②離子鍍具有良好的繞射性，從而改善了膜層的覆蓋性；③鍍層質(zhì)量高；④沉積速率高，成膜速度快，可制備30微米的厚膜；⑤鍍膜所適用的基體材料與膜材均比較廣泛。

四、化學(xué)氣相沉積（CVD），化學(xué)氣相沉積技術(shù)，簡(jiǎn)稱 CVD 技術(shù)。它是利用加熱、等離子體增強(qiáng)、光輔助等手段在常壓或低壓條件下使氣態(tài)物質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在基體表面上制成固態(tài)薄膜的一種成膜技術(shù)。

化學(xué)氣相沉積CVD 技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
① 設(shè)備的工藝和操作都比較簡(jiǎn)單、靈活性較強(qiáng)，能制備出配比各異的單一或復(fù)合膜
層和合膜層；
② 化學(xué)氣相沉積CVD 法適用性廣泛；
③ 沉積速率可高達(dá)每分鐘幾微米到數(shù)百微米，因此生產(chǎn)效率高；
④ 與PVD法（蒸鍍、濺射）相比較，繞射性好，適宜涂覆形狀復(fù)雜的基體；
⑤ 涂層致密性好；
⑥ 承受放射線輻射后的損傷較低，能與MOS集成電路（一種以金屬-氧化物-半導(dǎo)
體場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主要元件構(gòu)成的集成電路）工藝相融合。

五、小結(jié)：真空鍍膜技術(shù)主要包括物理氣相沉積（PVD）技術(shù)和化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)。上面提到的蒸鍍、濺射鍍和離子鍍等都屬于物理氣相沉積PVD，其基本原理可概括為：鍍料的氣化→鍍料原子、分子或離子的遷移→鍍料原子、分子或離子在基體上沉積重新生成薄膜。化學(xué)氣相沉積CVD可概括為：形成揮發(fā)性物質(zhì)→把上述物質(zhì)轉(zhuǎn)移到沉積區(qū)域→ 在固體上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生固態(tài)薄膜物質(zhì)。