本文通过改变矩形平面磁控管内心部磁铁的磁感应强度,得到了七组非平衡程度各不相同的磁场组态,并采用高斯仪测量了各组磁控管表面的磁感应强度值,充分了解了各组磁控管靶表面处磁场的分布状态。通过对磁控管的分析,定义了磁场非平衡度的概念,并根据测量结果计算了实验所用磁控管的磁场非平衡度值。实验中,在真空室内沿径向方向放置了多枚高速钢和单晶硅试片,使用不同非平衡度的磁控管在高速钢和单晶硅基体上制备了纯金属Cr镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、和X射线衍射仪(XRD)对镀层的微观组织进行了分析;采用球痕仪和扫描电子显微镜测量了镀层的厚度;采用维氏显微硬度仪测试了镀层的显微硬度:采用四点探针法测量镀层的电阻率。分析了磁场非平衡度对镀层性能和组织结构的影响,并探讨了磁场非平衡度影响镀层性能和组织机构的机理。研究结果表明:磁控溅射过程中,靶表面处形成跑道状的封闭磁场是进行溅射的前提条件,而靶表面的磁场分布不均匀,会导致镀层结构不稳定,镀层硬度减小。磁场非平衡度对镀层性能和组织结构有显著影响。随着磁场非平衡度的增大,镀层的厚度整体上呈上升趋势,沉积速率加快,镀层的晶粒度减小,并且有利于薄膜的连续生长。在保证靶表面磁场分布较均匀的情况下,镀层的硬度随着磁场非平衡度的降低而降低,镀层由晶态转变为非晶态。磁场非平衡度对镀层性能和组织结构影响的实质原因是磁控管的磁场非平衡度不同,其向外发散的磁通量不同,造成真空室内的等离子体分布状态发生变化,最终导致了真空室内沉积粒子流密度和对基体的轰击效应发生了变化。