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高功率脉冲磁控溅射因离化率高,可制备组织致密、结合力好的薄膜,在机械件表面功能涂层的制备方面颇具潜力,但较低的沉积速率使其产业化推广受限。针对高功率脉冲磁控溅射沉积速率低的技术不足,依据靶面晶界、缺陷等区域电子逸出功显著低于晶粒内部的事实,拟通过调控靶面电子逸出总量,使靶面电子在低逸出功处高密度脱出,加之焦耳热进一步增大热电子逸出活性形成焦耳热-电子热发射之间互增强效应,电子热发射过程中会伴随镀料粒子热发射脱靶,由此增加了阴阳极间镀料粒子和电子的数量,为同步提升镀料粒子离化率和沉积速率创造了条件。基于以上研究思想,展开了以下研究工作:本文以电子热发射的临界温度Te为界,选择三种不同熔点的金属靶材(TA1Te)作为研究对象,利用高频振荡脉冲电场在不同靶电流下制备多组纯金属薄膜,研究镀料粒子脱靶方式随靶电流变化时的携变规律,分析靶电流对薄膜微观结构、力学性能及耐蚀性的影响机理。利用激光共聚焦对靶面微观形貌进行表征,利用XRD、SEM对薄膜晶体结构和微观形貌进行分析,利用纳米压痕仪、洛氏压痕、四探针电阻及电化学工作站对薄膜力学及物理性能进行分析。研究结果表明:随着阴极靶电流的步进式增大,Al靶电压持续增大,晶界等微区无热电子发射,而Cu靶和Ti靶电压增量明显放缓,当两种金属靶的峰值电流分别为8A和11A时,电流的构成中加入了微区位置发射的热电子。当靶电流处于电流与电压成正比的异常辉光放电区时,三种纯金属靶面形貌均以弥散分布的边缘不规则陨石坑为主,镀料粒子以级联碰撞方式脱靶,沉积薄膜的截面微观形貌均表现为孔隙较多的柱状形貌,薄膜沉积速率低、膜基结合强度、耐腐蚀性及导电性都较差,但硬度及弹性模量除Cu膜外均获得最高值;当峰值电流处于电流恒增量而电压增量为零区域时,靶面形貌以聚集的沟壑状为主伴随弥散分布的圆形熔坑,低熔点的A1靶表面出现了大量圆形熔坑,此时镀料热发射脱靶开始占主导,热发射脱靶的参与使得所沉积的薄膜十分致密,Al膜和Cu膜的致密度提升明显。三种薄膜的晶化程度、膜基结合力、沉积速率、耐腐蚀性及导电性均有明显提升,除Cu膜在13A时硬度达到最高值2.61GPa,Al膜和Ti膜硬度均降低。说明当靶电流达到一定数值时,Ar+轰击增强诱发局部剧烈热电子发射与焦耳热效应的热发射机制,实现了镀料粒子的高离化、高能量和高密度特性,能够制备出组织结构致密、性能优异的薄膜。高频振荡脉冲电场环境可实现气体放电曲线由异常辉光放电区间向微弧放电区间的过渡,电场的高频振荡特性能够提高轰击靶面的Ar+数量,脉冲的通断特性能够维持靶面温度稳定,既能够获得高沉积速率和离化率又能避免靶面热量积累导致的大面积熔融造成薄膜和基体损伤。