Pvd和Cvd有什么区别？选择正确的薄膜沉积技术

根本区别在于物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）之间，在于涂层材料如何到达基底并形成薄膜。PVD是一个物理过程，其中固体或液体材料被汽化，然后凝结在目标表面上。相比之下，CVD是一个化学过程，其中前驱体气体被引入腔室，并在加热的表面上反应以形成所需的固体薄膜。

在PVD和CVD之间进行选择，并非是选择一种更优秀的技术，而是要将工艺机制与您的材料要求、所需的薄膜特性和基底敏感性相匹配。核心区别——物理转移与化学反应——决定了每一个主要的工艺参数和结果。

核心机制：物理转变与化学转变

要理解实际的区别，您必须首先掌握每种工艺在原子层面的不同性质。

在PVD中，待沉积的材料在真空室中以固体靶材的形式开始。这种材料通过纯粹的物理手段（如蒸发（加热）或溅射（离子轰击））转化为蒸汽。

这些汽化的原子或分子通过真空以直线传播，并在较冷的基底上物理凝结，形成薄膜。沉积的材料在化学上与源材料相同。

可以将PVD类比为喷漆。材料颗粒通过物理方式从源头传输，并粘附在它们路径上的表面。

在CVD中，涂层材料作为一种或多种挥发性前驱体气体被引入反应腔室。这些气体本身并不是最终的薄膜材料，而是化学成分。

当这些气体与加热的基底接触时，会触发化学反应。该反应分解前驱体气体，将所需的固体材料沉积到基底上，并产生挥发性副产物，然后将这些副产物从腔室中泵出。

CVD的一个有效类比是烤蛋糕。液体原料（前驱体气体）在热量作用下发生反应，形成一个全新的固体结构（薄膜）。

物理路径与化学路径之间的根本区别，在工艺参数和所得薄膜特性方面造成了显著差异。

CVD工艺几乎总是需要高温（通常为600°C至1000°C以上），以提供在基底表面发生化学反应所需的活化能。

PVD工艺可以在一个更低的温度范围内运行，通常低于500°C，有时甚至接近室温。能量用于汽化源材料，而不是驱动基底上的反应。

这个温度差异通常是选择方法的首要决定因素，因为它决定了在不损坏或熔化的情况下可以使用哪些基底材料。

由于CVD涉及可以流过物体的气体，因此它能产生具有优异保形性的薄膜。这意味着它可以在复杂的、具有精细特征的三维形状上沉积均匀的涂层。

PVD是一个单向过程。就像光投下的阴影一样，不在蒸汽源直接路径上的区域将接收到很少或没有涂层。这使其非常适合平面，但对于复杂几何形状则具有挑战性。

PVD在可沉积材料方面极其通用。基本上，任何可以汽化的金属、合金或化合物都可以沉积。

CVD仅限于可以找到或合成稳定、挥发性前驱体气体的材料。这些前驱体也可能具有高度的毒性、易燃性或腐蚀性，需要专门的处理和安全规程。

没有哪种方法是普遍更好的；它们都代表了一系列工程上的权衡。

PVD的关键优势在于其较低的操作温度以及沉积各种材料的能力。这使其适用于热敏基底，如塑料、淬火钢和许多电子元件。

主要缺点是其在复杂部件上保形性差。虽然基底旋转可以减轻这种情况，但它无法与CVD在高度复杂的几何形状上实现的均匀覆盖相媲美。

CVD以生产异常纯净、致密且由于高温工艺而具有良好附着力的保形薄膜而闻名。这使其成为对涂层质量要求最高的应用（如半导体制造）中复杂部件的黄金标准。

其主要限制是高温，这限制了基底的选择，以及对可用前驱体化学的依赖，这限制了材料的选择。该过程还可能产生必须处理的有害副产物。

您的选择应以您的主要技术和操作目标为指导。

最终，了解每种工艺的核心物理或化学性质，使您能够为特定的工程挑战选择精确的工具。