Hệ thống bay hơi nhiệt (Thermal evaporation system) là phương pháp phổ biến nhất trong công nghệ lắng đọng hơi vật lý (PVD). Đây là một trong những dạng PVD đơn giản nhất. Nguồn bay hơi sử dụng hệ thống gia nhiệt bằng điện có thể được dùng để lắng đọng hầu hết các màng mỏng hữu cơ và vô cơ, trong đó phương pháp nhiệt điện trở Joule là phổ biến nhất. Ưu điểm của các nguồn bay hơi này là cung cấp một phương pháp lắng đọng màng mỏng đơn giản, dòng điện chạy qua phần tử điện trở chứa vật liệu cần lắng đọng, từ đó làm nóng vật liệu.

Khi nhiệt độ được tăng lên khiến áp suất hơi của vật liệu lắng đọng vượt quá nhiệt độ của buồng chân không, vật liệu sẽ bắt đầu bay hơi và lắng đọng lên đế. Đối với hệ thống của SYSKEY, tốc độ bay hơi có thể được kiểm soát, giúp độ dày và độ đồng đều của màng đạt mức dưới +/- 3%.

Nguồn ion (Ion source) có thể được sử dụng để làm sạch và tăng tốc vật liệu phủ đã hóa hơi, đồng thời nguồn ion giúp lắng đọng và làm nén chặt màng mỏng trong suốt quá trình lắng đọng vật liệu.