高功率磁控溅射技术由于高功率脉冲引起高等离子体密度,可以制备出性能良好的薄膜体系。但是其较低的平均功率和较低的沉积速率限制了其在生产过程中的发展。本文利用了高低复合脉冲的电压工作模式,以获得高离子密度的同时,提高薄膜沉积速率。使用PIC_MC模型对放电过程进行仿真,以研究放电过程各种因素的作用机理。结果显示,在空间场效应引起等离子体的特殊分布形式,进而引起空间电场的变化。随着放电进行,空间电场强度逐渐升高,导致出现阴极鞘层和高浓度离子区。随着阴极电压的升高,离化程度加剧,等离子体密度升高,电流密度增加。而复合脉冲粒子分布和电势分布与单脉冲近似,高低脉冲耦合期间等离子体密度能够得到维持,但是能量则会迅速下降。对复合脉冲电源在真空室使用Ti靶进行放电测试,由于真空室内等离子体负载非线性的特征,电流波形较为复杂。单脉冲放电过程随着电压的提高,放电状态从原子激发、气体离化到高价电离的转变。温度引起的靶面稀疏效应会导致电流峰值的减弱。通过采用一个高幅值短脉宽形式的脉冲置于前端进行引燃,发现在一定范围内,增加高脉冲幅值或增加高脉冲脉宽可以大幅度提高单位功率下的平均基体电流。同时,通过光谱分析,发现复合脉冲高功率磁控溅射技术可以改善离化率和溅射产额,从而获得金属离子含量较多的离子流。同时通过改变高脉冲的幅值和脉宽,可以对基体电流峰值和平均值进行控制。在高功率脉冲过程中,相比于靶电流变化,基体电流存在反应滞后的现象,其电流具有较平缓的上升和下降过程,并容易产生时间较长的电流平台。利用这种效应,可以一定程度上控制基体电流波形。改变高脉冲相位和数量,发现能够实现对基体电流峰值和平均值的精细调制作用。在合适的相位和数量下,不仅可以获得较大基体峰值电流的同时,也可以获得相对理想的基体电流平均值。这对于涂层制备过程中膜层性能的提高与沉积速率的提升具有积极意义。