Đây là phương pháp dùng chùm ion năng lượng cao trong plazma để bắn phá catốt (vật liệu bia) làm bứt ra khỏi bia các phân tử hoặc cụm nguyên tử ở dạng hơi rồi lắng đọng trên đế được đặt giữa anôt và bia. Dùng nguồn
cao áp một chiều để gia tốc chùm ion thì gọi là phún xạ một chiều (dc - sputtering). Phương pháp này thường dùng để lắng đọng màng mỏng kim loại hoặc hợp kim dẫn điện. Để lắng đọng vật liệu cách điện, ôxit hay màng mỏng nhiều thành phần, phương pháp này không thích hợp vì hiệu suất thấp do quá trình che chắn điện trường ngay trên bề mặt của bia. Sử dụng phương pháp phún xạ cao tần (với tần số nằm trong vùng tần số rađiô, cho nên còn gọi là phún xạ tần số rađiô: "Rf-sputtering") có thể khắc phục nhược điểm này. Cả bia, các điện cực và đế đều nằm trong plazma, do nguồn gia tốc chùm ion là cao tần cho nên hai điện cực được đổi dấu liên tục, máy phát cao tần thiết kế để thời gian phân cực âm của bia dài hơn thời gian phân cực dương. Khi môi trường plazma được nhốt trong "đường hầm" của từ trường ngoài (nhờ các thỏi nam châm gắn vào phía dưới của gá đỡ bia) thì quỹ đạo chuyển động của các điện tử tăng lên rất mạnh, khiến cho mật độ chùm ion năng lượng cao cũng tăng lên. Do đó hiệu suất phún xạ tăng lên đáng kể. Đây là phương pháp phún xạ magnetron (Dc-hoặc Rf- magnetron sputtering). Màng mỏng ôxit, nitrat hay florat thường được chế tạo bằng cách phún xạ các bia kim loại tương ứng với sự bổ xung vào môi trường phun phủ một lượng khí ôxy, nitơ hay flo thích hợp. Phương pháp này gọi là phún xạ phản ứng (reactive sputtering) [9].
Các phương pháp phún xạ trên đều đã được sử dụng để chế tạo màng mỏng ôxit vanađi. Ví dụ, màng mỏng VO2, V2O5 và hỗn hợp ôxit không hợp thức VOx đã chế tạo được trên các hệ: phún xạ phản ứng một chiều từ bia kim loại vanađi, phún xạ phản ứng một chiều magnetron, phún xạ cao tần và phún xạ cao tần magnetron [9]. Ưu điểm của phương pháp này là: dễ lắng đọng màng từ vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao; hợp thức hoá học của màng có thể phù hợp với hợp thức của bia và đồng nhất trên diện tích rộng; bằng việc thay đổi nhiệt độ đế và chọn áp suất khí làm việc thích hợp có thể điều
khiển cấu trúc vi mô của lớp. Tuy nhiên, phương pháp này còn nhiều hạn chế do tốc độ lắng đọng thấp và đế dễ bị đốt nóng không mong muốn. Khi áp suất trong hệ tương đối cao, bề mặt của đế bị bắn phá (hiệu ứng phún xạ ngược) là nguyên nhân sinh ra các tụ đám, khuyết tật trong màng. Đặc biệt là đối với vanađi - một nguyên tố rất nhạy với mọi chất khác - khả năng nhận được màng ôxit vanađi có độ sạch cao là rất khó khăn. Điều này là hạn chế chính làm cho phún xạ catốt khó áp dụng để chế tạo ôxit vanađi.