沉积技术的两个主要类别是物理气相沉积 (PVD) 和化学气相沉积 (CVD)。这两种不同的方法在根本上由用于在基板上生成和沉积薄膜层的机制定义。
核心区别在于薄膜的创建方法：PVD 利用物理力将材料从源转移到目标，而 CVD 则依赖化学反应直接在基板表面合成固体材料。
物理方法：物理气相沉积 (PVD)
机制
PVD 涉及纯粹的物理过程来沉积薄膜。
材料以固相开始，通过物理手段（如加热或溅射）汽化成气相，然后冷凝回固相沉积在目标基板上。材料在飞行过程中本身不会发生化学变化；它只是被传输。
广泛分类
虽然“物理气相沉积”是特定的行业标准术语，但它属于更广泛的物理沉积类别。
此类别优先考虑材料的视线传输，使其非常适合用纯材料涂覆简单几何形状。
化学方法：化学气相沉积 (CVD)
机制
CVD 通过化学反应创建薄膜。
与 PVD 不同，源材料通常是气体或蒸汽（前驱体），被引入反应室。这些前驱体在加热的基板表面发生反应或分解，以产生所需的固体薄膜。
多样化的方法
由于它依赖于化学，CVD 具有高度适应性，并包含多种专用技术。
用于特定应用（如金刚石沉积）的常见变体包括热丝 CVD (HFCVD) 和微波等离子体 CVD (MPCVD)。
其他值得注意的形式包括直流等离子体辅助 CVD (DC-PACVD) 和直流电弧等离子体喷射 CVD。
相关和先进技术
精度和控制
除了两个主要类别之外，还有为高精度应用设计的相关技术。
原子层沉积 (ALD) 是一种变体，它允许一次沉积一层原子材料，从而在厚度控制方面提供卓越的性能。
离子束沉积 (IBD)
离子束沉积 (IBD) 是另一种相关技术。
该方法使用高能离子束沉积材料，通常能提供比标准蒸发方法密度更高、附着力更好的薄膜。
理解权衡
工艺复杂性
在物理和化学类别之间的选择通常决定了设备的复杂性。
PVD 系统通常需要高真空环境，以确保蒸汽在不散射的情况下到达基板。CVD 系统则高度关注气体流量管理和精确的温度控制，以维持反应速率。
材料限制
您选择的类别严格受限于您希望创建的材料。
物理沉积非常适合金属和简单合金。然而，创建复杂的化合物或合成材料（如实验室培育的金刚石）通常需要 CVD 的化学合成能力。
为您的目标做出正确选择
选择正确的沉积类别取决于您是需要转移现有材料还是合成新材料。
- 如果您的主要重点是转移纯材料：依赖物理气相沉积 (PVD)，因为它在不改变其化学成分的情况下物理传输源材料到基板。
- 如果您的主要重点是合成复杂化合物：依赖化学气相沉积 (CVD)，因为它允许前驱体反应并形成新的固体结构，例如合成金刚石。
最终，理解您的应用是需要物理转移还是化学反应是选择正确技术的第一步。
摘要表：
| 特征 | 物理气相沉积 (PVD) | 化学气相沉积 (CVD) |
|---|---|---|
| 机制 | 物理传输（汽化/冷凝） | 表面化学反应/分解 |
| 源材料 | 固相（蒸发或溅射） | 气体或蒸汽前驱体 |
| 相变 | 仅物理变化（固相 -> 气相 -> 固相） | 新固体材料的化学合成 |
| 常见变体 | 溅射、热蒸发 | MPCVD、HFCVD、PECVD、ALD |
| 最佳用途 | 纯金属、简单合金、视线 | 复杂化合物、金刚石、共形涂层 |
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