لایه نازک
فرایند لایه‌نشانی (Deposition) > لایه‌نشانی فیزیکی

لایه‌نشانی فیزیکی برای تولید یک لایه نازک جامد از روش‌های مکانیکی، الکترومکانیکی یا ترمودینامیکی استفاده می‌کند. یک نمونه روزمره شکل‌گیری یخبندان (شبنم یخ زده) است. از آنجا که بیشتر مواد مهندسی توسط انرژی‌های نسبتاً بالایی در کنار هم نگه داشته شده‌اند و از واکنش‌های شیمیایی برای ذخیره این انرژی‌ها استفاده نمی‌شود، سیستم‌های لایه‌نشانی فیزیکی تجاری تمایل دارند که برای عملکرد صحیح به بخار کم فشار نیاز داشته باشند؛ بیشتر آنها را می‌توان به عنوان لایه‌نشانی بخار فیزیکی (PVD) طبقه‌بندی کرد.
مادهٔ مورد نظر برای لایه‌نشانی در یک محیط انرژی‌زا و آنتروپیک قرار می‌گیرد تا ذرات ماده از سطح آن فرار کنند. در مقابل این منبع سطح خنک‌کننده‌ای قرار دارد که هنگام رسیدن این ذرات، انرژی آنها را جذب می‌نماید و به آنها اجازه می‌دهد یک لایه جامد تشکیل دهند. کل سیستم در یک محفظه لایه‌نشانی خلأ نگه داشته می‌شود تا ذرات بتوانند تا حد امکان آزادانه حرکت کنند. از آنجا که ذرات تمایل به دنبال کردن یک مسیر مستقیم دارند، لایه‌هایی که به روش‌های فیزیکی لایه‌نشانی می‌شوند معمولاً جهت دار هستند تا همدیس.
نمونه‌هایی از لایه‌نشانی فیزیکی عبارتند از: تبخیر حرارتی که از بخاری با مقاومت الکتریکی برای ذوب مواد استفاده می‌کند و فشار بخار آن را تا حد مفیدی بالا می‌برد. این کار در خلأ بالا انجام می‌شود، هم برای این که بخار بتواند بدون واکنش با یا پراکندگی از سایر اتم‌های فاز گازی در محفظه به بستر برسد و هم برای اینکه میزان ترکیب ناخالصی‌های حاصل از گاز باقیمانده در محفظه خلأ را کاهش دهند. بدیهی است فقط موادی با فشار بخار بسیار بالاتر از المنت گرمایی بخاری می‌توانند بدون آلوده کردن لایه لایه‌نشانی شوند. اپیتکسی پرتو مولکولی نوع خاص و پیچیده‌ای از تبخیر حرارتی است.
در روش تبخیر پرتوی الکترونی پرتویی پرانرژی از یک تفنگ الکترونی شلیک می‌گردد تا یک نقطه کوچک ماده را به نقطه جوش برساند؛ از آنجایی که گرمایش یکنواخت نیست می‌توان مواد با فشار بخار پایین‌تر را لایه‌نشانی داد. باریکه معمولاً با زاویه ۲۷۰ درجه خم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فیلامان تفنگ مستقیماً در معرض شار تبخیر قرار ندارد. آهنگ لایه‌نشانی معمولی برای تبخیر پرتوی الکترونی از ۱ تا ۱۰ نانومتر بر ثانیه است.
در برآرایی پرتوی مولکولی (MBE) جریانهای کند یک عنصر می‌توانند به سمت بستر (زیرلایه) هدایت شوند به طوری که یک لایه اتمی از مواد در یک زمان لایه‌نشانی کنند. ترکیباتی مانند گالیم آرسنید معمولاً با اعمال مکرر یک لایه از یک عنصر (یعنی گالیم)، سپس یک لایه از عنصر دیگر (یعنی آرسنیک) لایه‌نشانی می‌شوند به طوری که فرایند شیمیایی و در عین حال فیزیکی باشد؛ این فرایند همچنین به عنوان لایه‌نشانی لایه اتمی شناخته می‌شود. اگر پیش ماده‌های مورد استفاده آلی باشند، به این روش لایه‌نشانی لایه مولکولی گفته می‌شود. پرتوی ماده مورد نظر می‌تواند به روش فیزیکی (یعنی توسط کوره) یا با یک واکنش شیمیایی (برآرایی پرتو شیمیایی) تولید شود.
کند و پاش به پلاسمایی (معمولاً از جنس یک گاز نجیب مانند آرگون) متکی است تا با ضربه زدن، ماده را به صورت چند اتم در هر بار از سطح هدف جدا کند (بکند). هدف را می‌توان در دمای نسبتاً کم نگه داشت زیرا این روش یکی از انواع روش‌های تبخیر نیست که همین سبب می‌شود یکی از انعطاف پذیرترین تکنیک‌های لایه‌نشانی به حساب آید. این روش به ویژه برای ترکیبات یا مخلوط‌ها مفید است که در آنها اجزای مختلف تمایل به تبخیر با آهنگ‌های متفاوت دارند. توجه داشته باشید که پوشش مرحله کند و پاش کمابیش همدیس است. کند و پاش همچنین در مواد و ابزار نوری کاربرد گسترده‌ای دارد. ساخت کلیه فرمت‌های CD ,DVD و BD با کمک این تکنیک انجام می‌شود. این یک تکنیک سریع است و همچنین کنترل ضخامت خوبی را فراهم می‌نماید. در حال حاضر گازهای نیتروژن و اکسیژن نیز در کند و پاش استفاده می‌شوند.
سیستم‌های لایه‌نشانی لیزر پالسی توسط یک فرایند فرسایش کار می‌کنند. پالسهای لیزر متمرکز سطح هدف را تبخیر کرده و آن را به پلاسما تبدیل می‌نمایند؛ این پلاسما معمولاً قبل از رسیدن به بستر دوباره به گاز تبدیل می‌گردد.
لایه‌نشانی قوس کاتدیک (arc-PVD) که نوعی لایه‌نشانی پرتو یونی است که در آن یک قوس الکتریکی ایجاد می‌شود که به معنای واقعی کلمه یون‌ها را با انفجار از کاتد جدا می‌نماید. این جرقه دارای چگالی توان فوق‌العاده بالایی است که منجر به سطح بالایی از یونش (۱۰۰٪-۳۰) به علاوهٔ یون‌های شارژ شده، ذرات خنثی، خوشه‌ها و ذرات بزرگ (قطرات) می‌گردد. اگر یک گاز واکنش پذیر در طی فرایند تبخیر وارد شود، در طول برهمکنش با شار یونی، تفکیک، یونیزاسیون و برانگیختگی می‌توانند رخ دهند و یک لایه ترکیبی لایه‌نشانی شود.
لایه‌نشانی الکترو هیدروودینامیکی (لایه‌نشانی با الکترواسپری) یک فرایند نسبتاً جدید لایه‌نشانی لایه نازک است. مایع موردنظر برای لایه‌نشانی به صورت محلول نانوذره یا یک محلول ساده به یک نازل مویین کوچک (معمولاً فلزی) که به ولتاژ بالا متصل است، تزریق می‌شود. بستری که لایه باید روی آن لایه‌نشانی شود به زمین اتصال دارد. به دلیل تأثیر میدان الکتریکی، زمانی که مایع از نازل بیرون می‌آید شکل مخروطی (مخروط تیلور) به خود می‌گیرد و در رأس مخروط جت نازکی ظهور می‌کند که به سبب محدودیت بار ریلی به قطرات بسیار ریز و کوچک با بار مثبت تجزیه می‌گردد. قطرات کوچکتر و کوچکتر می‌شوند و در نهایت به عنوان یک لایه نازک یکنواخت روی بستر قرار می‌گیرند.