功能涂层制备技术的原理体系与工艺方法研究
NEWS | 2025/03/26
作者：未知
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功能集成工艺是基膜制备全链条技术体系中的核心环节，涵盖涂布、沉积、喷涂及新兴技术等多类方法。其目标是通过物理、化学或复合手段赋予基膜特定功能（如导电性、耐腐蚀性、光学性能等）。功能集成工艺的选择需综合考虑基材特性、功能需求及成本限制。涂布与沉积技术成熟度高，适合大规模生产；新兴技术（如ALD、冷喷涂）则在精密器件与特种领域展现潜力。未来，多技术复合应用与智能化工艺控制将成为发展趋势。我们在上一篇文章中介绍了基膜制备中的成型工艺、拉伸工艺、表面改性（点击查看）。本文系统解析各类功能集成技术的原理、工艺特点及产业化应用场景，为工艺选择与优化提供参考。一、涂布技术01干法涂布
物理气相沉积（PVD）
真空蒸发镀膜
原理：在真空环境中加热材料至蒸发，蒸气冷凝沉积于基材。
工艺特点：-成膜速度快；-设备简单；-更适用于低熔点金属材料。应用：光学反射膜、电子元件电极镀层。
真空蒸发镀膜示意图
（图片来源：http://www.opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-7960.html）
磁控溅射镀膜
原理：在电场作用下，由阴极释放的高能电子轰击氩亚原子，并形成氩离子，带正电的氩离子轰击阴极，溅射的靶材原子在基地表面积聚成膜。工艺特点：-薄膜附着力强；-适用材料广，包括但不限于金属、合金；-可多层复合。应用：半导体金属布线、手机屏幕ITO导电膜、装饰镀层。
磁控溅射镀膜示意图
（图片来源：https://www.zhihu.com/question/497680943）
电弧等离子沉积
原理：电弧放电蒸发靶材后在基材表面沉降，形成致密膜层。工艺特点：-薄膜密度高；-结合力强；-可沉积超硬涂层。
应用：刀具耐磨涂层、航空航天部件防护。
电弧等离子沉积示意图
（图片来源：https://www.chem17.com/st166724/product_28172200.html）
电子束蒸发镀膜
原理：通过电子束轰击镀膜材料加热并使材料蒸发，并能达到很高的温度来处理高熔点的材料。工艺特点：-可处理高熔点材料，如钨、碳；-膜层纯度高。
应用：光学透镜增透膜、集成电路绝缘层。
电子束蒸发镀膜示意图
（图片来源：https://dezisemi.com/detail/39）
脉冲激光沉积（PLD）
原理：高能脉冲激光轰击靶材，产生等离子体羽辉，粒子沉积在基片成膜。工艺特点：-可沉积高熔点、复杂氧化物材料（如高温超导体）；-靶材成分精准转移，适合多元化合物薄膜；-沉积速率低，均匀性依赖激光参数调控。
应用：高温超导薄膜、钙钛矿太阳能电池、拓扑绝缘体薄膜、超硬薄膜等。
脉冲激光沉积示意图
（图片来源：https://www.hanspub.org/journal/paperinformation?paperID=25113）
化学气相沉积（CVD）
热丝化学气相沉积（HWCVD）
原理：通过高温金属丝（如钨、钽）热解反应气体（如甲烷、硅烷），生成活性基团，沉积于基材表面形成薄膜。
工艺特点：-薄膜致密均匀；-热丝温度高，气体分解彻底，沉积速率快；-对基材耐热性要求高；-热丝易氧化/蒸发，需定期更换。
应用：金刚石涂层、半导体SiC外延层、硬质合金工具涂层。
热丝化学气相沉积示意图
（图片来源：https://news.solarbe.com/202111/05/346093.html）
