的基本原理、关键类型，包含各技术的优缺点与应用场景薄膜是厚度在1μm及以下的纳米级结构材料在现代技术中，薄膜材料因其独特性能（相较于块体材料），已被广泛研究并应用于磁信息存储、微电子、光学滤波器、催化及显示器件薄膜可通过物理或化学方法制备，其中厚度均匀、保形性好且可控的超薄膜材料，对未来半导体及其他器件技术的发展具有重要意义。在众多薄膜沉积技术中，气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）PVD技术是指在真空条件下，将材料源（液态或固态）表面的原子或分子汽化，或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）在基片表面沉积出具有特定功能薄膜的过程。PVD的核心过程可分为三步：：通过能量输入使固态或液态的源材料转化为气态粒子。：气态粒子在真空中从源头向基底运动。：粒子到达基底表面并凝结成膜。
电子束蒸发
。在真空环境中，通过电场和磁场共同作用，由电子枪（灯丝）产生一束高能、聚焦的电子束。该电子束被引导轰击靶材（蒸发源），使其迅速升温并汽化图2. 电子束蒸发工艺示意图。DOI: 10.5772/65702
等，且所得薄膜纯度高、质量优异。
如图3所示，研究人员研究了WO3-x薄膜的电子传输行为。薄膜通过电子束蒸发在氟掺杂氧化锡（FTO）导电玻璃上沉积，分别于室温（RT）和300°C退火。研究证实，氧空位浓度的增加是薄膜电导率提升及光转换效率改善的主要原因。
图3. （a）钙钛矿太阳能电池结构示意图。（b）实际器件的截面扫描电镜（SEM）图像。（c）采用WO3-x-RT与WO3-x-300°C薄膜的钙钛矿太阳能电池的正反向电流–电压（J–V）曲线。（d）对应器件的外量子效率（EQE）谱图。DOI: 10.1021/acsaem.9b00547
溅射技术
溅射技术的基本原理是：在辉光放电等离子体中产生的高能离子轰击位于阴极的靶材（靶片），靶材与等离子体分置两侧。离子轰击使靶材原子被击出，并通过冷凝作用沉积在衬底上。
二次电子图4. 溅射系统示意图。DOI: 10.5772/65702
衬底损伤大、沉积速率低、电离效率低如图5所示，研究人员采用RF磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上沉积Cu₂ZnSnS₄（CZTS）薄膜XRD和拉曼光谱证实，薄膜为黄锡矿型CZTS结构。其中，铜覆盖比为0.71的CZTS（CC1-0.71）薄膜光学特性显著改善。
图5. Cu覆盖CZTS样品的结构特性。（a）Cu覆盖CZTS样品制备示意图。（b）样品CC0、CC1、CC2及CC3的X射线衍射图谱。（c）Cu覆盖样品CC0、CC1、CC2与CC3的拉曼光谱。DOI: 10.1016/j.solener.2013.02.003
化学组成、相变及薄膜厚度可实现原子级控制，锐度高。
需高温和高真空环境，成本高，设备复杂，涂层生长速率较慢。
化学气相沉积（CVD）
。
CVD基本流程
（1）首先，反应气体被输送到反应器中。（2）随后在气固界面发生的异相反应通过成核、生长和聚结以及副产物的形成导致连续薄膜的形成。
当温度足够高或引入额外能量（如等离子体）时，均相气相反应才会显著进行；若沉积依赖衬底表面催化（例如金属表面石墨烯的催化生长），则异相反应尤为关键。
PECVD是一种化学气相沉积工艺，可将气态前驱体转化为固态薄膜并沉积于各种衬底。
将气体反应物通入射频（RF）激励电极与平行接地电极之间，通过电极间的容性耦合使气体反应物激发形成等离子体，等离子体发生化学反应后，反应产物沉积在预设衬底上—衬底需放置在接地电极上。
，因此特别适用于那些高温会损伤已制备器件的低温工艺场景。
图7. PECVD工艺示意图。DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.10.064
外延薄膜生长，沉积速率高，膜层质量优异，工艺可重复性好，台阶覆盖保形性佳。
：需要高温条件，遮蔽表面处理难度大，反应腔室在尺寸上也有限制。
原子层沉积（ALD）
，且反应具有自限制特性，这使其成为超薄膜沉积的理想技术。
。这种前驱体暂态分离和反应自限制的特性，使ALD成为一种原子级逐层沉积的先进超薄膜制备技术。
ALD工艺基本流程
自下而上的沉积思路典型的四步ALD流程如下：
吸将衬底暴露于前驱体（反应物1）中，反应物1与衬底表面的官能团发生化学吸附并触发表面反应，直至衬底表面所有官能团完全反应；反应过程中产生的副产物会被释放。
通过惰性气体吹扫，移除未反应的反应物1及第一步产生的副产物。
通入共反应物，共反应物与衬底表面已化学吸附的反应物1发生自饱和表面反应。
再次通过惰性气体吹扫，移除未反应的共反应物及新产生的副产物—此时衬底表面会形成带有新官能团的活性位点。
图8. ALD工艺通用技术示意图。DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119602
ALD循环可重复数千次ALD主要分为三类：。
，相对较高的温度限制了其应用场景。为解决这一局限，PE-ALD技术应运而生。
。
PE-ALD的优势还包括，使其能沉积热-ALD难以制备的材料。在低温下，PE-ALD可产生高反应活性的催化剂或物种的优势。
对比了T-ALD与PE-ALD制备的Nb₂O₅薄膜SE显示，两种ALD技术制备的薄膜厚度均一，且在200℃时，二者均实现自限制生长原子层沉积（ALD）优点：缺点：