【康沃真空網(wǎng)】真空是氣體壓力低于環(huán)境壓力的環(huán)境。等離子體是一種氣體環(huán)境，其中有足夠的離子和電子，具有明顯的導(dǎo)電性。真空鍍膜是在真空（或低壓等離子體）環(huán)境中沉積薄膜或涂層。通常，該術(shù)語適用于一次沉積一個原子（或分子）的工藝，例如物理氣相沉積(PVD)或低壓化學(xué)氣相沉積(LP-CVD)工藝或等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)。在PVD工藝中，沉積的材料來自固體或液體表面的汽化。在CVD工藝中，沉積的材料來自化學(xué)氣相前體物質(zhì)，該物質(zhì)通過還原或熱分解而分解（主要是在熱表面上）。

    在一些情況下，被沉積的材料與氣態(tài)環(huán)境或共沉積物質(zhì)反應(yīng)以形成化合物材料例如氧化物、氮化物、碳化物或碳氮化物的膜。在CVD處理中，使用等離子體來破碎氣相中的化學(xué)氣相前體，使得分解或還原過程能夠在比單獨(dú)熱激活更低的溫度下進(jìn)行。PECVD可以在與PVD處理（低壓PECVD、LP-PECVD）中使用的壓力一樣低的壓力下進(jìn)行，其中前體蒸氣主要在等離子體中分解。在某些情況下，PVD和LP-PECVD的混合沉積工藝用于沉積合金、復(fù)合材料或化合物。一個例子是金屬碳氮化物，其中碳來自化學(xué)蒸氣前體，例如乙炔；氮?dú)鈦碜詺怏w；以及來自固體或液體表面的蒸發(fā)、濺射或電弧蒸發(fā)的金屬。

    導(dǎo)電薄膜

    金屬薄膜是最常見的導(dǎo)電薄膜。金屬膜可以用作“毯式”金屬化，或者可以通過在沉積期間掩蔽基底或通過隨后的光刻蝕刻工藝而形成離散的導(dǎo)體線（“條”）。導(dǎo)線用于混合微電路技術(shù)和半導(dǎo)體器件的制造。通常，電導(dǎo)體是多層薄膜（堆疊），其中每層都有其功能。例如，導(dǎo)體膜疊層可能具有以下成分：玻璃-Ti-Pd-Cu-Au。鈦(Ti)是“膠”層，鈀(Pd)提供耐腐蝕性，銅(Cu)是電導(dǎo)體，金(Au)提供腐蝕保護(hù)。“通孔”中沉積的金屬導(dǎo)體用于在半導(dǎo)體器件制造中的不同層之間建立電接觸。毯式金屬化用于在結(jié)構(gòu)上提供電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)屏蔽，例如手機(jī)的塑料外殼、剛性和柔性電容器電極的電極以及雷達(dá)“箔條”的表面。

    金屬氮化物、碳化物和硅化物薄膜通常具有導(dǎo)電性（Si3N4和AlN是重要的例外）。在一些應(yīng)用中，這些耐火材料的薄膜用于提供材料之間的擴(kuò)散屏障。例如，在半導(dǎo)體金屬化中，鋁或金電極材料將在高溫處理過程中擴(kuò)散到硅中。在沉積金屬電極之前，在硅表面沉積一層導(dǎo)電氮化鈦薄膜將防止擴(kuò)散。生成金屬或金屬硅化物的穩(wěn)定、導(dǎo)電、非整流金屬半導(dǎo)體接觸是半導(dǎo)體器件制造的一個重要方面。氮化鉭（TaN）等金屬氮化物被用作薄膜電阻材料。三氧化鉻(Cr2O3)、氧化鉛(PbO)和釕氧(RuO)等不透明導(dǎo)電氧化物在高溫氧化氣氛中用作電極。

    超導(dǎo)體是在某個臨界溫度(Tc)以下電阻率接近于零的材料。低Tc（低于[<]10開爾文[K]）超導(dǎo)體通常是金屬。典型的高Tc（大于50K）超導(dǎo)材料是氧化物的混合物（釔-鉍-銅[Y-Bi-Cu]氧化物，YBCO）。高溫超導(dǎo)薄膜通常通過真空激光燒蝕來沉積。

    透明導(dǎo)電體

    透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜，例如三氧化二銦(In2O3)、二氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)以及氧化銦和氧化錫(ITO)合金，具有多種應(yīng)用，例如用于除霜的窗戶加熱器、顯示屏上的抗靜電涂層、平板顯示器和電致變色設(shè)備上的電極以及柔性（電阻屏）和剛性（電容屏）觸摸屏上的電極。TCO薄膜的電阻率范圍可以從每“平方”大于1,000歐姆到每平方小于10歐姆，且具有良好的光傳輸性。

    電絕緣體

    電絕緣膜用于電隔離半導(dǎo)體器件中的導(dǎo)電部件，并用作電容器內(nèi)的電介質(zhì)。常見的絕緣膜材料有二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）、五氧化二鉭（Ta2O5）、氮化硅（Si3N4）、氮化鋁（AlN）等。在金屬膜和半導(dǎo)體之間插入薄氧化膜可以形成技術(shù)上重要的金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）器件。SiO2厚涂層具有較低的熱膨脹系數(shù)，可采用射頻濺射沉積。通過PECVD沉積SiO2、氮化硅(Si2N3)和玻璃絕緣層，用于半導(dǎo)體加工中的封裝和絕緣層。

    光學(xué)薄膜

    光學(xué)膜，通常是多層膜（“疊層”），是影響表面光透射或反射的膜。它們通常是具有高折射率（鍺[Ge]、Si、TiO2、二氧化鋯[ZrO2]、SiO、二氧化鈰[CeO2]）和低折射率（氟化鎂[MgF2]、SiO2）的材料的交替層。主要應(yīng)用是鏡片上的增透膜(AR)。光學(xué)薄膜疊堆可用作濾光片。中性密度或灰色濾光片均勻地降低所有波長的光強(qiáng)度；寬帶濾光片影響較寬波長范圍內(nèi)的輻射傳輸，而窄濾光片或單色濾光片影響非常窄的波長范圍內(nèi)的傳輸。寬帶濾光片的一個示例是“邊緣濾光片”，它“切斷”汞蒸氣燈發(fā)出的紫外線(UV)。窄帶濾光片的例子是攝影和投影儀中使用的濾色片。

    某些薄膜疊層是一種特殊類型的光學(xué)薄膜，其顏色與觀察角度(OVID)相關(guān)。這些薄膜可以實(shí)現(xiàn)類似全息的成像。這些OVID薄膜用作安全裝置以防止偽造。這些薄膜是用于裝飾薄膜的干涉色薄膜的產(chǎn)物，粉碎后可用作顏料。

    熱控制涂料

    窗戶上的熱控制涂層的成分與所需的最終結(jié)果不同。如果目的是防止太陽輻射透過窗戶進(jìn)入，可以使用玻璃-TiO2-Cr-TiO2多層膜（陽光控制涂層）。如果目的是保持房間內(nèi)的熱量，可以使用銀薄膜將85%至95%的低溫紅外輻射反射回房間（低輻射涂層）。一種這樣的“雙E涂層”是玻璃-ZnO-Ag-(Ti)-ZnO-Ag-(Ti)-ZnO-TiO2。ZnO提供抗反射涂層。

    其他類型的熱控制涂層用于吸收太陽輻射（太陽能吸收器），選擇性吸收太陽輻射而不發(fā)射紅外輻射（選擇性太陽能吸收器），或具有高發(fā)射率以增強(qiáng)輻射冷卻。熱障涂層用于減少從熱環(huán)境到基材的熱傳輸。用氧化鈣(CaO)、MgO或Y2O3穩(wěn)定的氧化鋯(ZrO2)可用作飛機(jī)發(fā)動機(jī)渦輪葉片上的熱障涂層。

    反射鏡涂層

    金屬薄膜廣泛用于反射器表面。當(dāng)腐蝕不成問題時，例如背面鏡，通常使用銀。鋁可用作前表面或后表面反射器。通常，鍍鋁前表面反射器（例如前燈反射器）會涂有保護(hù)性聚合物膜（面漆）。當(dāng)腐蝕成為問題時，鉻可用于前表面反射器，盡管其可見光反射率(60%)低于鋁(>90%)。反射膜用于許多常見的應(yīng)用，例如用于存儲視頻和音樂的光盤、燈反射鏡以及汽車后視鏡等視覺鏡。在一些情況下，類似于多層光學(xué)膜的多層膜用于選擇性地反射某些波長而不是其他波長。例如，反射可見光但不反射紅外波長的“冷鏡”，以及反射紅外光但不反射可見光的“熱鏡”。熱鏡用于提高鹵素?zé)舻膬?nèi)部溫度。冷鏡用于減少舞臺燈光對演員的熱量。

    包裝

    阻隔涂層用于食品包裝用柔性聚合物薄膜和紙張，以降低紙張或聚合物薄膜的水蒸氣透過率(WVTR)和氧氣透過率(OTR)。最常見的阻隔涂層材料是鋁，它沉積在聚合物薄膜（卷材）卷上，然后供應(yīng)給制造包裝的“加工商”。在某些情況下，金屬涂層沉積在表面上，然后“轉(zhuǎn)移”到包裝膜上。在許多情況下透明的阻擋涂層是理想的。通過反應(yīng)蒸發(fā)和PECVD形成的SiO2-x層以及通過電子束共蒸發(fā)形成的SiO2:30%Al2O3復(fù)合涂層用于形成透明阻擋層。復(fù)合涂層材料比單獨(dú)的SiO2或Al2O3沉積材料更致密、更柔韌。鋁膜用于聚合物充氦氣球，以減少氦氣的損失。

    裝飾和裝飾/耐磨涂層

    用于嚴(yán)格裝飾目的的金屬化是一個很大的市場。應(yīng)用范圍廣泛，從涂覆聚合物纖維網(wǎng)（然后將其轉(zhuǎn)化為裝飾用途，如氣球和標(biāo)簽）到三維物品的金屬化，如運(yùn)動獎杯、鋅壓鑄和模制聚合物裝飾固定裝置以及化妝品容器。這些涂層通常由反射鋁涂層組成，該涂層沉積在光滑的底漆上，然后涂上染色漆，使涂層具有所需的顏色和紋理以及耐腐蝕和耐磨性。

    在一些應(yīng)用中，除了涂層的裝飾性方面之外，還要求涂層能夠承受磨損。例如，氮化鈦(TiN)是金色的，而碳氮化鈦(TiCxNy)的顏色可以根據(jù)成分的不同從金色到紫色到黑色。氮化鋯（ZrN）具有黃銅的顏色，比黃銅更耐磨和耐刮擦。裝飾/耐磨涂層用于門五金、管道裝置、時尚用品、船用五金和其他此類應(yīng)用。

    堅硬耐磨涂層

    硬質(zhì)涂層通常稱為冶金涂層，是摩擦學(xué)涂層的一種。硬質(zhì)涂層用于提高切削工具的切削效率和使用壽命，并保持可能發(fā)生磨損的應(yīng)用（例如注塑模具）中使用的部件的尺寸公差。此外，涂層還可以充當(dāng)擴(kuò)散屏障，防止表面之間的運(yùn)動產(chǎn)生高溫或在腐蝕性環(huán)境中提供腐蝕保護(hù)。硬涂層材料有多種類別。它們包括：離子鍵合金屬氧化物（Al2O3、ZrO2和TiO2）、共價鍵合材料（SiC、硼碳[B4C]、金剛石、類金剛石碳[DLC]、TiC、AlN、CrC、混合碳化物、氮化物和碳氮化物復(fù)合合金和立方氮化硼）以及一些金屬合金（鈷鉻鋁釔[CoCrAlY]、NiAl、NiCrBSi）。在某些情況下，涂層可以分層以結(jié)合性能。

    硬涂層還用于最大限度地減少疲勞磨損，例如滾珠軸承中的疲勞磨損。耐磨涂層也可應(yīng)用于輕載或周期性負(fù)載的表面。例如，在塑料上沉積硬涂層以提高耐刮擦性。應(yīng)用在模制塑料鏡片和塑料飛機(jī)座艙蓋上。在某些情況下，可以將耐磨涂層（例如SiO2或Al2O3）涂覆到已經(jīng)堅硬的表面（例如玻璃）上，以提高抗劃傷性。

    電活性薄膜

    摻雜硅薄膜用于半導(dǎo)體器件，這些薄膜通常通過稱為分子束外延(MBE)的非常復(fù)雜的PVD蒸發(fā)技術(shù)或氣相外延(VPE)的CVD技術(shù)沉積。用于太陽能電池的非晶硅通過PECVD沉積在腹板和剛性基板上。電致變色薄膜在施加電壓時改變光學(xué)傳輸，取決于電場下薄膜中移動物質(zhì)的擴(kuò)散。硒等材料的薄膜在暴露于光時會帶電。此類薄膜用于容納復(fù)印機(jī)中的墨粉。

    磁性存儲介質(zhì)

    磁性材料根據(jù)磁化、消磁或“切換”磁場的難易程度分為“硬”或“軟”。軟磁材料，例如坡莫合金（鐵[Fe]：40至80%Ni）和Y2Fe5O12（石榴石），用于數(shù)據(jù)經(jīng)常更改的內(nèi)存存儲設(shè)備中。Fe3O4、Co:Ni:鎢[W]、Co:錸[Re]、釓[Gd]:Co和Gd:鋱[Tb]:Fe等硬磁材料用于更永久的記錄介質(zhì)，例如錄音帶。使用各種技術(shù)來定義充當(dāng)存儲位置的磁域。

    腐蝕防護(hù)涂料

    可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)對侵蝕性化學(xué)環(huán)境的防護(hù)。該表面可以涂有惰性材料或涂有在與環(huán)境反應(yīng)后形成保護(hù)表面的材料或涂有將被犧牲去除以保護(hù)下面的材料的材料。鉭、鉑和碳在許多化學(xué)環(huán)境中呈惰性。例如，碳涂層用于植入人體的金屬上以提供兼容性。在航空航天行業(yè)中，鋁制由離子蒸氣沉積（IVD）的PVD工藝覆蓋，以防止接觸中不同材料的電腐蝕。

    鉻、鋁、硅和MCrAlY（其中M為Ni、Co、Fe）合金會與氧反應(yīng)，在表面形成一層連貫的保護(hù)性氧化層。如果金屬離子（Fe、Cu）在氧化物中的擴(kuò)散速度比氧更快，則表面會形成厚厚的氧化物。如果氧在氧化物中的擴(kuò)散速度比金屬離子（Al、Si、Ti、Zr——“閥”金屬）更快，則界面處將發(fā)生氧化并形成薄氧化物。MCrAlY合金涂層用作飛機(jī)發(fā)動機(jī)渦輪葉片的保護(hù)涂層。鎘、鋁和鋁：鋅合金用作鋼上的電鍍犧牲涂層。真空鍍鎘（“vaccad”）相對于電鍍鎘的優(yōu)點(diǎn)在于，在使用真空沉積處理時，高強(qiáng)度鋼不會發(fā)生氫脆。

    固體膜潤滑劑/低摩擦涂層

    NASA率先使用真空沉積薄膜固體潤滑劑。潤滑劑有兩種類型：低剪切金屬潤滑劑（例如銀和鉛）和層狀剪切復(fù)合材料（例如二硫化鉬（MoS2））。低剪切金屬潤滑劑用于高扭矩應(yīng)用，例如X射線管中的旋轉(zhuǎn)陽極。低剪切復(fù)合材料用于真空中的機(jī)械軸承應(yīng)用，其中潤滑劑“蠕變”可能是一個問題。由于潤滑只需要非常薄的油膜，因此潤滑膜的應(yīng)用不會導(dǎo)致尺寸的顯著變化。含金屬碳(Me-C)的低摩擦涂層用于減少機(jī)械接觸應(yīng)用中的磨損

    獨(dú)立式結(jié)構(gòu)

    可以通過將涂層沉積在表面（mandrel）上，然后將涂層與mandrel表面分開或溶解曼德斯（Mandrel）來制作獨(dú)立結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可用于制造非常薄的結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的表面或箔或材料的材料，這些材料難以通過滾動而變形。例如用于X射線變速箱的鈹窗，高頻音頻揚(yáng)聲器的硼薄壁錐和Ti-V-AlMetalAlloyFoils。一個相對較新的應(yīng)用是生產(chǎn)微電機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）設(shè)備，其中使用沉積和蝕刻過程制造了很小的結(jié)構(gòu)。

    電鍍底漆

    由于快速形成氧化物而難以電鍍的材料可以通過PVD工藝涂敷一層粘附性底漆，然后通過電沉積形成涂層。例如，在鈦、鈾和鋯上進(jìn)行電鍍，其中在形成電鍍涂層之前，通過PVD工藝涂敷鎳或銅等材料的底涂層。

    聚合物薄膜

    人們對在真空中沉積有機(jī)和無機(jī)聚合物薄膜越來越感興趣。這些膜可通過單體縮合、隨后電子束或UV固化以聚合單體或通過單體的等離子體聚合來形成。單體前體可產(chǎn)生通常含有氫、氯或氟的碳、硅或硼基聚合物材料。含氟薄膜用于形成疏水性表面。