为什么需要溅射？为了实现无与伦比的薄膜均匀性和纯度

简而言之，需要溅射是为了将材料的超薄、均匀和高质量的薄膜沉积到表面上。这种物理气相沉积（PVD）技术在半导体制造和精密光学等行业中是不可或缺的，因为它能精确控制涂层的厚度、纯度和附着力。

溅射解决的核心问题是在接近原子级别上精确控制表面性能的需求。当其他涂层方法无法为高性能应用提供所需的均匀性、材料多样性或附着力时，就需要溅射。

什么是溅射？核心机制概述

溅射是一个物理过程，而不是化学过程。它的工作原理是利用动量将材料源的原子物理地撞击下来，并沉积到目标表面上，在高度受控的环境中一个原子一个原子地构建薄膜。

整个过程必须在真空室中进行。这个真空至关重要，因为它去除了可能污染薄膜或干扰过程的空气和其他颗粒。这种洁净的环境确保了溅射出的原子可以直接传输到它们的目的地。

向腔室内引入一种惰性气体，最常见的是氩气。然后施加高电压，使气体带电并从氩原子中剥离电子，从而产生发光的、气态的等离子体——正离子（Ar+）和自由电子的混合物。

被称为靶材的源材料被施加负电荷。这导致等离子体中的正电荷氩离子猛烈地加速撞向靶材。这些离子以巨大的力与靶材碰撞。

这种高能碰撞就是溅射事件。动量转移之大，以至于它物理地将靶材中的原子喷射或“溅射”出来。这些被喷射出的原子在真空中沿直线传播，撞击到需要涂覆的部件，即基板，从而逐渐形成一层薄而致密的薄膜。

溅射不仅仅是一种创建涂层的方法；对于许多先进应用来说，由于其独特的优势组合，它是实现所需性能的唯一方法。

溅射可用于沉积种类极其广泛的材料。这包括金属、陶瓷甚至塑料。至关重要的是，它适用于导电和绝缘材料，这是相对于其他沉积技术的重大优势。

溅射产生的薄膜以其卓越的质量而闻名。它们在基板上表现出出色的均匀性，具有很高的致密度和更少的缺陷，并表现出很强的附着力，因为溅射出的原子会嵌入基板表面。

由于该过程在高真空中进行，污染的风险降至最低，从而产生非常纯净的涂层。沉积速率可以被仔细控制，从而能够制造出具有精确厚度的薄膜，通常在纳米级别。

尽管溅射功能强大，但它是一个复杂的过程，存在固有的复杂性，使其不适用于所有涂层任务。

溅射的逐原子特性虽然精确，但通常比电镀或热喷涂等块状涂层方法要慢。这使得它在需要非常厚薄膜的应用中效率较低。

溅射系统需要大量的投资。对高真空室、专用电源和复杂过程控制的需求使得设备操作和维护变得复杂。

由于溅射的原子从靶材直线传播到基板，因此很难均匀涂覆具有深凹槽或隐藏表面的复杂三维形状。

选择溅射是由涂覆部件的最终用途要求驱动的决定。

最终，当表面的性能、纯度和精度不容妥协时，溅射是必需的选择。