为什么溅射沉积比蒸发沉积慢？主要区别说明

溅射沉积比蒸发沉积速度慢，这是因为两者的机理和操作参数存在根本差异。溅射是通过离子轰击将单个原子或原子团从目标材料中喷射出来，与热蒸发产生的强大气流相比，溅射过程的效率较低。此外，溅射是在较高的气体压力下进行的，会导致溅射粒子发生气相碰撞，从而进一步减慢沉积速度。相比之下，蒸发沉积依靠加热源材料来产生高密度蒸汽流，从而实现更快的沉积速率。这些因素加上能量传递、粒子轨迹和可扩展性方面的差异，导致溅射沉积速率较慢。

要点说明：

材料喷射机制:
- 溅射:包括高能离子与目标材料碰撞，喷射出单个原子或小原子团。这一过程的效率较低，因为它需要精确的离子轰击和能量转移来移开原子。
- 蒸发:依靠加热源材料，使其超过气化温度，从而产生密集的蒸汽流。这种热处理过程效率更高，产生的材料流量更大，沉积速度更快。
能量传递和粒子行为:
- 溅射:由于离子轰击过程，喷射出的原子或原子团具有较高的动能。然而，溅射是在较高的气体压力（5-15 mTorr）下进行的，这会导致溅射粒子与气体分子碰撞并失去能量，从而减慢它们沉积到基底上的速度。
- 蒸发:蒸汽流中的微粒动能较低，可沿着视线轨迹直接到达基底。这最大限度地减少了能量损失，并加快了沉积速度。
可扩展性和自动化:
- 溅射:溅射虽然速度较慢，但具有更好的可扩展性，可自动用于各种应用。由于溅射具有更好的阶跃覆盖率，因此特别适用于在不平整的表面沉积均匀的薄膜。
- 蒸发:尽管蒸发速度更快，但由于其视线沉积特性，其可扩展性较差，通常仅限于较简单的几何形状。
沉积速率和效率:
- 溅射:沉积速率本身较低，因为该工艺依赖于单个原子或小原子团的喷射。此外，需要更高功率的电源和复杂的设置也进一步限制了速度。
- 蒸发:热工艺可产生强大的蒸汽流，从而实现更高的沉积速率和更短的运行时间。这使得蒸发更适合需要快速镀膜的应用。
薄膜质量和基底影响:
- 溅射:产生的薄膜具有更高的附着力、更好的均匀性和更小的晶粒尺寸。不过，高速原子可能会损坏敏感的基底。
- 蒸发:蒸发虽然速度更快，但可能导致薄膜附着力更低，晶粒尺寸更大。由于沉积颗粒的能量较低，因此不太可能损坏基底。
运行参数:
- 溅射:在较高的气体压力下运行，会使颗粒热化并减慢其沉积速度。这与蒸发的低压环境形成鲜明对比，后者可以更快、更直接地沉积。
- 蒸发:需要高真空，这样可以最大限度地减少粒子碰撞，并确保蒸汽流直接到达基底，从而提高沉积速度。

总之，溅射沉积比蒸发沉积速度慢，这是因为溅射沉积依赖离子轰击，气体压力较高，而且需要精确的能量转移。虽然溅射沉积在薄膜质量和可扩展性方面具有优势，但蒸发的热过程和直接气流可大大加快沉积速度。

汇总表：

特征	溅射沉积	蒸发沉积
机理	离子轰击喷射出单个原子或小原子团。	加热源材料可产生高密度蒸汽流。
能量传递	动能较高，但因气相碰撞而减慢。	直接视线沉积的动能较低。
沉积速度	由于喷射效率较低和气体压力较高，因此速度较慢。	由于蒸汽流强劲，颗粒碰撞最小，因此速度更快。
薄膜质量	附着力更高，均匀性更好，晶粒更小。	附着力较低，晶粒尺寸较大，但对基底的损害较小。
可扩展性	更适合凹凸不平的表面和自动化。	由于视线特性，仅限于较简单的几何形状。
工作压力	更高的气体压力（5-15 mTorr）。	高真空，以减少粒子碰撞。