中文摘要：

本项目旨在发展和完善一种远离平衡态驻波高功率中频脉冲共振耦合磁控溅射沉积技术。研究由磁控放电阴极低β电荷漂移所形成电荷密度驻波、同轴非平衡会切磁场约束的等离子体束流湍动，同步耦合高功率中频脉冲，形成等离子体共振状态，提高其能量耦合效率、离化率、增强电荷传输。通过诊断脉冲等离子体束流电荷密度起伏、阴极低β漂移电荷密度波动的频谱特性、等离子体成分空间分布,揭示这种共振耦合对等离子体电荷传输、功率耦合效率的影响和机理；研究这种沉积技术对薄膜结构和性能造成的影响；理论研究这种远离平衡条件下等离子体中的玻姆条件和鞘层特性。提出一种远离平衡态，通过驻波脉冲功率共振耦合提高非平衡磁控溅射等离子体能量和离化率的技术和理论。

结论摘要：

为提高非平衡磁控溅射的放电效率提出脉冲共振耦合功率的技术方案。研究了同轴磁场对系统伏安特性和离子束流分布的影响；研究了中频脉冲磁控溅射系统的等离子体特性和应用特性；研究了磁控溅射阴极电荷密度波动特性和系统参数之间的联系，通过建立理论模型得到导致共振放电状态的频率条件；发现磁控放电的雪崩电离过程和霍尔电流导致阴极电压波动，是进入稳定放电过程的临界状态，根据汤生雪崩放电理论和等离子体理论探讨了出现这种电压波动现象的原因。采用有限元方法计算、分析磁控靶磁场；采用PIC/MCC模型分析直流平面磁控溅射放电空间的等离子体特性以及阴极表面的氩离子能量分布，计算了到达阴极表面的氩离子的通量和靶材的刻蚀率；研究放电和等离子体物理特性对于薄膜沉积工艺、性能和生长的影响，采用同轴磁场约束非平衡磁控溅射沉积方法在室温条件下成功沉积了光滑、致密和均匀的TiNx薄膜；在三维原子尺度上，运用蒙特卡罗方法，对薄膜外延生长过程进行了计算机模拟。