# 10 HiPIMS高功率脉冲磁控溅射及复合技术的研究进展

> **来源**：张蕊等，《真空与低温》2025年第31卷第1期（PDF全文）
> **URL**：http://www.vaccryjour.cn/cn/article/pdf/preview/10.12446/j.issn.1006-7086.2025.01.001.pdf
> **学习日期**：2026-04-11

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## 一、文献基本信息

| 项目 | 内容 |
|------|------|
| 发表时间 | 2025年1月 |
| 作者 | 张蕊、孟靖翔、王铁钢、王启民、王俊锋 |
| 单位 | 广东工业大学、天津职业技术师范大学、鼎泰高科 |
| 文章类型 | 综述（17页） |
| 基金项目 | 国家自然科学基金52375173 |

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## 二、核心摘要

**HiPIMS核心优势**：
- 高离化率（Cu约70%）
- 光滑致密的涂层组织
- 高涂层-基底结合强度
- 优异力学性能

**HiPIMS缺点**：
- 沉积速率低
- 涂层应力高

**改进方向**：
- 波形叠加技术
- 同步偏压技术
- 辅助设备增强放电
- 与其他PVD技术复合（DCMS、RFMS、MFMS、AIP）

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## 三、关键数据

### 3.1 HiPIMS技术发展历程
| 时间 | 里程碑 |
|------|--------|
| 1999年 | Kouznetsov首次提出HiPIMS |
| 2005年 | 产生10¹⁹ m⁻³高等离子体密度 |
| 2011年 | Anders定义HiPIMS |
| 近年 | BP-HiPIMS、DBP-HiPIMS等技术发展 |

### 3.2 离子能量对比
| 技术 | Cr⁺离子能量 |
|------|-------------|
| DCMS | ~30 eV |
| HiPIMS | ~60 eV |

### 3.3 CrN涂层性能对比
| 参数 | DCMS | HiPIMS |
|------|------|--------|
| 硬度H | 14.9 GPa | 32.9 GPa |
| 弹性模量E | 277 GPa | 395 GPa |
| Cr含量 | 85 at.% | 74 at.% |
| Al含量 | 15 at.% | 26 at.% |

### 3.4 BP-HiPIMS技术
- DBP-HiPIMS平均电流比传统BP-HiPIMS提升**47%**
- 可解决沉积绝缘涂层的技术难题

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## 四、与文献库印证

| 已有知识 | 本文印证 |
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| HiPIMS离化率60-70%（文献19） | Cu离化率约70%，一致 |
| HiPIMS制备光滑致密涂层 | CrN比DCMS光滑致密，硬度高两倍 |
| HiPIMS无大颗粒 | 对比AIP，AIP布满宏观颗粒，HiPIMS几乎无缺陷 |
| BP-HiPIMS双极脉冲 | 平均电流提升47%（与文献31印证） |

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## 五、本次收获

### 新增知识
1. **离子能量差异**：HiPIMS的Cr⁺离子能量是DCMS的2倍（60 eV vs 30 eV）
2. **硬度提升**：HiPIMS-CrN硬度可达32.9 GPa，是DCMS的2.2倍
3. **DBP-HiPIMS**：两段式双极性脉冲，维持高等离子体密度
4. **择优取向转变**：HiPIMS可使晶体由(200)向(111)转变（弛豫时间效应）
5. **H/E和H³/E²比值**：可调控杨氏模量优化耐磨性

### 与XC03业务关联
- HiPIMS高离化率适合复合集流体镀铜
- 需要关注沉积速率低的瓶颈
- 复合技术（HiPIMS+DCMS）可能是改进方向

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## 六、待深入学习

- [ ] HiPIMS与其他PVD技术的复合方式（第2节）
- [ ] 波形叠加技术细节
- [ ] 同步偏压技术
- [ ] 辅助设备增强放电
- [ ] 具体应用案例（硬质涂层、功能涂层等）

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## 七、置信度

⚠️ **置信度：中** — 学术期刊综述，但为PDF格式而非正式网页；与文献库交叉验证后置信度提升