非平衡磁控濺射的出現(xiàn)部分克服了平衡磁控濺射的缺點(diǎn)，將陰極靶面的等離子體引到濺射靶前200～300 mm 的范圍內(nèi)，使基體沉浸在等離子體中。這樣，一方面，濺射出來的原子和粒子沉積在基體表面形成薄膜，另一方面，等離子體以一定的能量轟擊基體，起到離子束輔助沉積的作用，大大的改善了膜層的質(zhì)量，非平衡磁控濺射系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)，一種是其芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度比外環(huán)高，磁力線沒有閉合，被引向真空室壁，基體表面的等離子體密度低，因此該方式很少被采用。另一種是外環(huán)磁場(chǎng)強(qiáng)度高于芯部磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁力線沒有完全形成閉合回路，部分外環(huán)的磁力線延伸到基體表面，使得部分二次電子能夠沿著磁力線逃逸出靶材表面區(qū)域，同時(shí)再與中性粒子發(fā)生碰撞電離，等離子體不再被完全限制在靶材表面區(qū)域，而是能夠到達(dá)基體表面，進(jìn)一步增加鍍膜區(qū)域的離子濃度，使襯底離子流密度提高，通?？蛇_(dá)5 mA/cm2 以上。這樣濺射源同時(shí)又是轟擊基體表面的離子源，基體離子束流密度與靶材電流密度成正比，靶材電流密度提高，沉積速率提高，同時(shí)基體離子束流密度提高，對(duì)沉積膜層表面起到一定的轟擊作用。    

      非平衡磁控濺射離子轟擊在鍍膜前可以起到清洗工件的氧化層和其他雜質(zhì)，活化工件表面的作用，同時(shí)在工件表面上形成偽擴(kuò)散層，有助于提高膜層與工件表面之間的結(jié)合力。在鍍膜過程中，載能的帶電粒子轟擊作用可達(dá)到膜層的改性目的。比如，離子轟擊傾向于從膜層上剝離結(jié)合較松散的和凸出部位的粒子，切斷膜層結(jié)晶態(tài)或凝聚態(tài)的優(yōu)勢(shì)生長，從而生更致密，結(jié)合力更強(qiáng)，更均勻的膜層，并可以較低的溫度下鍍出性能優(yōu)良的鍍層。   

      非平衡磁控濺射技術(shù)的運(yùn)用，使平衡磁控濺射遇到的沉積致密、成分復(fù)雜薄膜的問題得以解決，然而單獨(dú)的非平衡磁控靶在復(fù)雜基體上較難沉積出均勻的薄膜，而且在電子飛向基體的過程中，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的減弱，一部分電子吸附到真空室壁上，導(dǎo)致電子和離子的濃度下降。對(duì)此研究人員開發(fā)出多靶非平衡磁控濺射系統(tǒng)，以彌補(bǔ)單靶非平衡磁控濺射的不足。多靶非平衡磁控濺射系統(tǒng)根據(jù)磁場(chǎng)的分布方式可以分為相鄰磁極相反的閉合磁場(chǎng)非平衡磁控濺射和相鄰磁極相同的鏡像磁場(chǎng)非平衡磁控濺射。