电子束蒸发：打造高性能薄膜的前沿工艺

电子束蒸发（Electron Beam Evaporation）是物理气相沉积的一种形式，其中待蒸发材料被来自带电钨丝的电子束轰击，当电子束撞击目标材料时，它的能量转化为热能，使目标材料达到蒸发的状态，并将其转化为气态，在高真空室中，这些蒸发的原子或分子随后沉积在基板上形成薄膜。

电子束蒸发真空镀膜设备常见蒸镀蒸镀AR / AF涂层，硬质膜、装饰膜、ITO膜 、带通滤光片、HR膜等，具有效率高，它还具有用于航空航天工业的耐磨和热障涂层、切削和工具工业的硬涂层的潜在工业应用。生产能力更强，生产成本更低等优势，镀制AR膜（基材玻璃透过率＞91.5%），420-680nm波段，单面平均透过率＞95%，反射率小于0.5（平均值）% 。双面平均透过率＞98%，反射率小于0.5（平均值）%。市面应用广泛。

电子束蒸发技术原理：

依靠电子束轰击蒸发的真空蒸镀技术，根据电子束蒸发源的形式不同，又可分为环形枪，直枪，e型枪和空心阴极电子枪等几种。

环形枪：

是由环形的阴极来发射电子束，经聚焦和偏转后打在坩锅内使金属材料蒸发。它的结构较简单，但是功率和效率都不高，基本上只是一种实验室用的设备，目前在生产型的装置中已经不再使用。

直枪：

一种轴对称的直线加速枪，电子从灯丝阴极发射，聚成细束，经阳极加速后打在坩锅中使镀膜材料融化和蒸发。

E型枪：

即270摄氏度偏转的电子枪克服了直枪的缺点，是目前用的较多的电子束蒸发源之一。

空心阴极电子枪：

利用低电压，大电流的空心阴极放电产生的等离子电子束作为加热源。空心阴极电子枪用空心的钽管作为阴极，坩锅作为阳极，钽管附近装有辅助阳极。利用空心阴极电子枪蒸镀时，产生的蒸发离子能量高，离化率也高，因此，成膜质量好。

电子束蒸发优点：

（1）电子束轰击热源的束流密度高，能获得远比电阻加热源更大的能量密度。可以将高达3000度以上的材料蒸发，并且能有较高的蒸发速度；

（2）由于被蒸发的材料是置于水冷坩锅内，因而可避免容器材料的蒸发，以及容器材料与蒸镀材料之间的反应，这对提高镀膜的纯度极为重要；

（3）热量可直接加到蒸镀材料的表面，因而热效率高，热传导和热辐射的损失少。

未来发展趋势：

现有的真空PVD设备不断升级优化，从单一的蒸发或溅射，发展到多功能、高速、高效的集成系统。例如，一些功能型PVD设备不仅能够调节膜的成分，并能够采用多种不同的沉积技术，并实现成膜过程的全自动化。

另外，高分子材料在PVD中也得到广泛应用，如聚合物、胶体、聚合胶、纳米结构材料等。高分子材料与金属离子复合，能够制得一些特殊的挥发性金属膜，可在一些特殊环境下展现出其独特的性质。

未来，随着5G、6G等技术的不断发展和广泛应用，真空PVD技术也会进一步向着高速、高效、高品质的方向发展。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，真空PVD技术能够应用的领域也会不断拓展。

由于真空PVD技术的广泛应用，不断优化改进上述技术的各种参数(如沉积速率和沉积质量、膜厚控制等)已成为PVD技术发展的主题方向。

近年来工业上采用的PVD方法主要为热阴极电子束蒸发、磁控溅射、飞溅等方法。为了进一步提高真空PVD的制备效率，一些新的方法被提出来，如高速液体雾化电喷雾制备技术、电磁感应等离子体自装和等温基板等离子体沉积技术等。

尽管PVD技术已经十分成熟，然而，稳态薄膜成分的控制、膜微观结构的形成、内部应力和高温下的稳定性以及成本等问题仍需加以解决。因此，未来还需开发更多更高效的新材料及技术，以支持制备更多高质量、大尺寸、多功能膜的发展方向。