物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源（固体或液体）表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术， 物理气相沉积是主要的表面处理技术之一。
PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
物理气相沉积的主要方法有：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延等。相应的真空镀膜设备包括真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。
随着沉积方法和技术的提升，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
物理气相沉积技术早在20世纪初已有些应用，但30年迅速发展成为一门极具广阔应用前景的新技术，并向着环保型、清洁型趋势发展。
一：真空蒸镀
真空蒸镀是在真空条件下，将镀料靶材加热并蒸发，使大量的原子、分子气化并离开液体镀料或离开固体镀料表面（或升华），并最终沉积在基体表面上的技术。在整个过程中，气态的原子、分子在真空中会经过很少的碰撞而直接迁移到基体，并沉积在基体表面形成薄膜。
真空蒸镀分为：电阻加热蒸镀、电子束蒸镀、激光束蒸镀、反应正空蒸镀、感应加热蒸镀；
1、电阻蒸发：采用电阻加热蒸发源的蒸发镀膜技术，一般用于蒸发低熔点材料，如铝、金、银、硫化锌、氟化镁、三氧化二铬等；加热电阻一般采用钨、钼、钽等。
优点：结构简单、成本低；
缺点：材料易与坩埚反应，影响薄膜纯度；不能蒸镀高熔点的介电薄膜；蒸发率低；
2、电子束蒸发：利用高速电子束加热使材料汽化蒸发，在基片表面凝结成膜的技术。电子束热源的能量密度可达104-109w/cm2，可达到3000℃以上，可蒸发高熔点的金属或介电材料如钨、钼、锗、SiO2、AL2O3等。
电子束加热的蒸镀源有直枪型电子枪和e型电子枪两种(也有环行)，电子束自源发出，用磁场线圈使电子束聚焦和偏转，对膜料进行轰击和加热。
优点：可蒸发任何材料；薄膜纯度高；直接作用于材料表面，热效率高；
缺点：电子枪结构复杂，造价高；化合物沉积时易分解，化学比失调
3、激光蒸发：采用高能激光束对材料进行蒸发，用以形成薄膜的方法，一般称为激光蒸镀。
优点：薄膜纯度高；蒸发速率高；特别适合蒸发成分复杂的合金或化合物，膜层的化学计量比与靶材保持一致
缺点：易产生微小颗粒飞溅，影响薄膜质量。
4.感应加热蒸发：利用高频电磁场感应加热，使材料汽化蒸发在基片表面凝结成膜的技术。
优点：蒸发速率大，可比电阻蒸发源大10倍左右；蒸发源的温度稳定，不易产生飞溅现象；坩埚温度较低，坩埚材料对膜导污染较少。
缺点：蒸发装置必须屏蔽；造价高、设备复杂。
二、离子镀
离子镀是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质离子化，在气体离子或蒸发物质离子轰击作用下，把蒸发物质或其反应物蒸镀在工件上。其中包括磁控溅射离子镀、反应离子镀、空心阴极放电离子镀（空心阴极蒸镀法）、多弧离子镀（阴极电弧离子镀）等。离子镀把辉光放电、等离子技术与真空蒸镀技术结合在一起，不仅明显地提高镀层的各种性能，而且大大扩充了镀膜技术的应用范围。离子镀除兼有真空溅射的优点外 ，还具有膜层的附着力强、绕射性好、可镀材料广泛等优点。
离子镀分为：空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀；
空心阴极离子镀膜结构示意图
真空离子镀的特点
1. 良好的附着力
普通真空镀膜时，在工件表面与镀层之间几乎没有连接的过渡层。而离子镀时，离子高速轰击工件时，能够穿透工件表面，形成一种注入基体很深的扩散层，离子镀的界面扩散深度可达四至五微米。在镀膜初期，溅射与沉积并存，可在膜基界面行程组分过渡层或膜材与基材的成分混合层，称之为伪扩散层，能有效改善膜层附着性能。
2. 均匀致密的薄膜
离子镀过程中的能量分布较为均匀，能够保证薄膜在基底表面的均匀沉积，形成致密无孔隙的结构，有效提高了材料的防护性能。
3. 可精确控制膜厚和成分
通过调节工艺参数，如沉积时间、电流、电压等，可以精确控制薄膜的厚度和成分，满足不同的应用需求。
4. 广泛的材料适用性
真空离子镀可以用于金属、陶瓷、塑料等多种材料的表面处理，为不同类型的基底提供有效的性能改善。
5. 低温处理
相比传统的镀膜技术，真空离子镀通常在较低的温度下进行，减少了对基底材料性能的影响，尤其适用于对温度敏感的材料。
三、溅射镀
溅射镀膜是指在真空条件下，利用获得功能的粒子（如氩离子）轰击靶材料表面，使靶材表面原子获得足够的能量而逃逸的过程称为溅射。在真空条件下充入氩气(Ar)，并在高电压下使氩气进行辉光放电，可使氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)。氩离子在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶极，靶材会被溅射出来而沉积到工件表面。
被溅射的靶材沉积到基材表面，就称作溅射镀膜。溅射镀膜中的入射离子，一般采用辉光放电获得，在10-2Pa～10Pa范围，所以溅射出来的粒子在飞向基体过程中易和真空室中的气体分子发生碰撞，导致运动方向随机化，使得沉积的膜易于均匀。
溅射镀分为：二极溅射、三极四极溅射、射频磁控溅射、磁控溅射、反应溅射、离子束溅射；
1. 直流溅射
直流溅射是最早发展起来的溅射技术之一，使用直流电源产生电场，使惰性气体离子（如氩离子）在电场中加速撞击靶材。然而，由于靶材表面容易形成绝缘层，导致溅射效率降低，限制了其应用范围。
2. 射频溅射
对于非导电的靶材，如陶瓷和聚合物，射频溅射是一种有效的方法。通过射频电源产生高频电场，使靶材表面的电子能够在电场中来回振荡，从而实现溅射过程。
3. 磁控溅射
磁控溅射是目前应用最广泛的溅射技术之一。在溅射装置中引入磁场，使电子在磁场和电场的共同作用下做螺旋运动，增加了电子与气体分子的碰撞几率，从而提高了溅射效率和沉积速率。
4. 反应溅射
在溅射过程中引入反应气体（如氧气、氮气等），使靶材原子与反应气体发生化学反应，从而制备出化合物薄膜，如氧化物、氮化物等。
溅射镀的特点
1. 薄膜质量高
溅射镀所制备的薄膜具有良好的致密性、均匀性和附着力。由于溅射过程中原子或分子具有较高的能量，它们在沉积到基片上时能够形成紧密的结构，减少孔隙和缺陷。
2. 成分可控
通过选择不同的靶材材料和控制溅射条件，可以精确地控制薄膜的成分和化学计量比，从而实现对薄膜性能的精细调控。
3. 沉积温度低
与一些传统的薄膜制备方法相比，溅射镀通常可以在较低的温度下进行，这对于一些对温度敏感的基片材料（如聚合物）非常有利，能够避免基片的热损伤和性能变化。
4. 广泛的适用性
溅射镀适用于各种材料，包括金属、合金、陶瓷、半导体等，能够满足不同领域和应用的需求。
5. 良好的台阶覆盖性
在复杂的三维结构表面，溅射镀能够实现较好的台阶覆盖，确保薄膜在不同形貌的表面上均匀分布。
随着市场多元化的不断需求，从应用领域来看，真空镀膜几乎可以在任何基材上成膜，所以它的应用范围非常广泛，主要集中在机械制造加工业、汽车工业、医疗器械、消费电子、航空、新能源等行业。
同时，为了打破技术壁垒，行业不断加强技术研究，促进计算机技术、微电子技术与真空镀膜技术的结合应用，进一步提高真空镀膜的产品性能，特别是对于产品的精确性、高效性、稳定性等方面的性能将会得到大幅度改善，而且技术的不断高端化将会促进真空镀膜产品应用领域范围不断扩大。
随着国家对环境保护的日益重视，真空镀膜的高性价比、低污染的特点将成为表面处理业内主流技术。返回搜狐，查看更多
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