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高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术具有较高的靶材峰值功率和较低的占空比,能使靶材原子高度离化,从而产生具有高能量的离子。在薄膜沉积过程中,大量高能离子轰击薄膜,使所沉积薄膜的性能(如硬度、结合强度、耐磨性等)显著提高,因此开展靶材原子离化率的相关工作具有非常重要的意义。本文旨在探究影响靶材功率和金属离化率的主要因素,继而制备纯铬(Cr)及氮化铬(CrN)薄膜,研究峰值功率对薄膜结构和力学性能的影响。首先通过改变HIPIMS技术中工艺参数(如气压)以及电源参数(脉宽、频率、电压、限流电阻等)研究Cr靶放电特性及等离子体组分的变化,探索影响靶材放电和金属离化率的最主要参数。研究结果表明：限流电阻能够显著调控靶材峰值功率,是影响金属离化率的最主要因素。其次,通过调节HIPIMS技术电路中的限流电阻,可以得到不同峰值功率。在此基础上,采用不同峰值功率制备纯铬(Cr)薄膜,对所制备薄膜的微观结构、表面形貌、力学性能等进行评价。研究结果表明：随着靶峰值功率的增加,等离子体中各组分(Cr+,Cr0,Ar+,Ar0)强度值以及金属离化率逐渐增加,同时基片上离子流密度和离子原子到达比也相应增加；不同峰值功率所制备纯Cr薄膜的相结构基本一致；薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度均随峰值功率的增加而减小；薄膜的力学性能检测表明所沉积纯Cr薄膜的残余压应力和显微硬度随峰值功率的增加而增加,但由于过大的应力会削弱膜/基结合力,因此在高的峰值功率下,所制备纯Cr薄膜与基体的结合强度有所降低。在研究纯Cr薄膜的基础上,采用HIPIMS技术改变限流电阻,在不同峰值功率下制备氮化铬(CrN)薄膜,研究峰值功率对金属原子离化率以及CrN薄膜微观结构、表面形貌和力学性能的影响。研究发现：随着峰值功率的增加,等离子体各组分(Cr+,Cr0,Ar+,Ar0)强度和金属原子离化率逐渐增加；相结构分析发现薄膜中均出现CrN(200)和CrN(220)衍射峰,高的峰值功率所制备薄膜中还出现了一个较弱的Cr2N(111)衍射峰；随着峰值功率的增加,由于基体表面温度升高,导致所沉积CrN薄膜晶粒尺寸逐渐增大；不同的峰值功率下制备的CrN薄膜均具有良好的膜/基结合强度；特别要指出的是,在高的峰值功率下,所制备CrN薄膜的耐磨性和韧性均有较大提高。