摘要：高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)因其较高的把材原子离化率和优异的薄膜成形性能,逐渐成为PVD领域的热点镀膜技术。把材原子的高度离化宏观表现为较大的放电电流。介绍了等离子体放电靶电流的构成及其形成原理,分析了HiPIMS放电过程中磁场、靶电压、工作气压对靶材原子离化率的影响,及其相应放电靶电流曲线。空间磁场可以束缚电子,增长托前电子运动轨迹,同增大工作气压一样,都可以减小粒子运动平均自由程,增大粒子碰撞几率,提高原子离化率,增大放电靶电流。升高靶电压可以提高离子碰撞能量,把电压越高,放电把电流越大。分析了各种把材在不同电压下的放电把电流曲线。优异的薄膜成形性能得益于对离子运动的良好控制,阐述了等离子体空间电荷分布状况、把材自溅射和“气体循环”过程、二次电子发射及其促进离化机制、等离子体碰撞引起的气体稀薄现象,以及预鞘层对二次电子和等离子体电子的焦耳加热效应等微观机理,论述了这些微观机理对粒子离化的作用效果。最后展望了研究HiPIMS等离子体放电特性可能的研究方向。

关键词：高功率脉冲磁控溅射 放电特性 靶电流 自溅射 气体循环 

单位：北京航空航天大学; 北京100191