马永胜，杨雨晨，景泳淼，孙飞，董海义，何平，陈双凯，张志伟，陈子林，杨馥羽，刘佰奇，张磊

（1.中国科学院高能物理研究所，北京 100049；2.中国科学院大学，北京 100049；3.中石油昆仑燃气有限公司 浙江分公司，杭州 310000）

随着基础工业与高新技术的发展，薄膜（涂层）表面改性技术得以广泛应用。如非晶碳或类金刚石[1]、TiN[2]、CrN[3-4]、TiMgN[5]、CrN/NbN[6-8]、TiAlN[9]、TiAlN/VN[10]、TiAlTaN[11]等硬质薄膜的开发，在提高工具耐磨性、材料表面耐腐蚀性、生物材料相容性、工艺品外观美化等方面都发挥着重要作用。例如，汽车GI 外板镀锌[12]，超导薄膜在高频腔领域的应用[13]，石墨烯在石油、天然气管道防腐中的应用等。但研究表明，它们在生长过程中都存在缺陷这个共性问题。缺陷的存在降低了薄膜耐腐蚀、耐摩擦的能力，甚至降低了薄膜的疲劳强度[14]。因此，在薄膜技术的广泛应用中，如何减少薄膜生长过程中的缺陷，改善薄膜质量成为薄膜应用中的关键共性问题。

与晶体缺陷相比，薄膜缺陷形成的机制机理也不尽相同，主要由基底表面孔洞、凹坑、毛刺、外来颗粒物、靶材液滴等引起。因此，大多数薄膜沉积方法都不可避免地会产生类似缺陷，并且薄膜缺陷一般具有较大的尺寸，使薄膜表面粗糙度增加，甚至破坏了薄膜的完整性，对薄膜性能有较大的影响（如会降低硬质薄膜的耐磨性、抗腐蚀性，增大导电薄膜的表面电阻，引起超导薄膜额外的剩余电阻等）。据报道，薄膜缺陷很难完全消除[15]，即使使用被誉为先进的物理沉积方法HiPIMS 沉积薄膜，也同样会产生大量缺陷[16]。……