高功率脉冲磁控溅射相较于直流、脉冲磁控溅射，具有较高的峰值电流和峰值功率，可以制备出良好致密度和膜基结合力的固态薄膜，但无法解决绝缘材料加不上偏压的问题。针对这一问题，本文提出了正反双极性高功率脉冲磁控溅射的新方法，仿真了主电路拓扑结构，成功研制了新型磁控溅射电源，采用正反双极性高功率磁控溅射系统在PI表面沉积制备了金属膜，并对沉积过程的等离子体放电行为、沉积层表面形貌、结构及机械性能加以研究，揭示了沉积过程机制与性能演化的规律。
  采用PLECS仿真软件对主电路拓扑结构进行构建，重点构建了电路的斩波控制模块。基于不同斩波模块输出的靶电压、靶电流波形以及波形的实际应用工况加以分析。
  基于仿真电路的拓扑结构制作了新型磁控溅射电源。在研制新型电源的过程中对电路拓扑结构进行选取和计算。其中，滤波电容为190µF，逆变桥为全桥逆变电路。整流桥包括，副端变压器，整流桥，滤波电容，斩波控制模块和负载。变压器原端和两副端匝数比为1：2和1：1。
  根据所构建的电路，研究不同放电波形对等离子体放电行为的影响。结果表明，正向电压可以提高金属放电阶段的稳定性。随正向电压的提高，金属放电台阶的宽度和平稳度均明显增加。
  采用不同放电波形在PI表面沉积金属Cr膜。BP-HIPIMS和DBP-HIPIMS放电波形对应的薄膜加载力为23.5N和22N，加载力跟 HIPIMS和DP-HIPIMS放电波形制备的薄膜比较具有明显提升。
  采用销盘式摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦学性能测试。结果表明，BP-HIPIMS和DBP-HIPIMS 放电波形对应的薄膜磨痕宽度分别为221.8μm 和217.8μm，磨痕宽度较HIPIMS和DP-HIPIMS放电波形对应的磨痕宽度明显减少。
 

双极性HIPIMS技术；电路仿真；电源制作；机械性能表征；形貌及结构表征