摘要：作为高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术的核心组成部分,HiPIMS电源在很大程度上决定着HiPIMS技术的研究进展和应用潜能。关于HiPIMS电源的研究整体上可以分为三个部分,分别是AC-DC功率变换器的研究、DC-DC功率变换器的研究以及HiPIMS功率负载的研究。其中,功率变换器是HiPIMS电源的直流供电端,技术特征依赖于脉冲电源共性技术,而功率负载部分则与HiPIMS放电模式相互影响。在综述脉冲电源的核心技术高动态响应、低输入电流纹波、高电压增益、高性能功率校正因数等研究现状的基础上,进一步总结基于HiPIMS放电特性的脉冲功率负载设计的研究现状,并展望HiPIMS电源亟待解决的关键问题,最终得出大功率HiPIMS电源需要从电力电子技术和等离子体物理技术两方面同步开展研究,指出基于真空等离子体物理特性的复合脉冲放电技术,将成为HiPIMS电源技术跳跃发展的必由之路。通过HiPIMS电源的设计基础及研究进展,为HiPIMS电源的进一步发展提供一定参考。

摘要：独立设计研制了新型两段式双极性脉冲高功率脉冲磁控溅射电源,本电源具备3种工作模式:(1)传统高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)放电模式,(2)双极性脉冲高功率脉冲磁控溅射(BP-HiPIMS)放电模式和(3)两段式双极性脉冲高功率脉冲磁控溅射(DBP-HiPIMS)放电模式。特别是新提出的第三种工作模式,两段式双极性脉冲较传统的单段双极性脉冲具有较大的优势。本文研究了在传统BP-HiPIMS和新DBP-HiPIMS条件下,正向脉冲对Cr靶在Ar气气氛下的放电特性的影响。研究发现:随着正向脉冲电压的增加,BP-HiPIMS和DBP-HiPIMS基体净离子平均电流均明显提高,且相比传统BP-HiPIMS模式,新型DBP-HiPIMS放电模式在不同正向脉冲电压时均具有更高的基体净离子平均电流。正向脉冲电压为100V时,在基体偏压为0V和60V条件下,DBP-HiPIMS模式的基体净离子平均电流较传统BP-HiPIMS模式分别提高47.0%和30.3%。表明新型DBP-HiPIMS放电模式能够进一步提高正向脉冲对离子的推动加速作用,这将有利于膜层质量的提高。