如前所述，使用P-CFUBMS时，增大的离子束能量和离子束流量会强烈地影响薄膜的结构和性能。高的离子束能量和离子束流量会产生额外的离子轰击，增大基底原子的活性，减小柱状结构的阴影效应，从而改变薄膜生长的微结构。通过改变P-CFUBMS脉冲参数可以产生两种不同能量的离子束，采用两种能量离子束沉积的Cr-Al-N膜的横截面SEM图像如图8-18[123]所示。如在100kHz和1.0ms异步脉冲调制Cr靶和Al靶，可以获得能量为20eV的离子束，此时可以观察到晶粒尺寸为60nm的典型柱状结构，如图8-18a所示。另一方面，在350kHz和1.4ms异步脉冲调制两个靶子获得能量为150eV的离子束时，沉积的薄膜表现出致密的结构，且具有小于60nm的纳米晶和等轴晶晶粒，如图8-18b所示。
图8-18 异步沉积Cr-Al-N膜的横截面扫描电镜显微照片
a）100kHz和1.0ms（离子束能量20eV） b）350kHz和1.4ms（离子束能量150eV）(www.xing528.com)
薄膜生长时若使用高能量离子束和离子流轰击，薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度将会降低。例如，当在基底区域附近的离子束流量增加7倍时，使用P-CFUBMS方法沉积的Cr-Al-N薄膜晶粒尺寸和表面粗糙度的比较如图8-19[125]所示。图8-19a和8-19b是利用相对较低的离子束流量沉积的Cr-Al-N薄膜的二维和三维AFM图像。薄膜的形貌显示了在横纵向具有较大尺寸的晶粒的分散堆积，说明了该薄膜是一种具有较大平均晶粒尺寸及多孔的结构，其表面粗糙度大约为23.45nm。另一方面，这种堆积越小（小于100nm），在等离子体中的离子束流量增加7倍时的薄膜生长越连续，从而显示出更多的结晶核心和更致密的微结构，如图8-19c和8-19d所示。
在反应溅射沉积过程中通过脉冲调制产生的高能离子束轰击可以导致不同的膜表面生长过程。对薄膜最主要的能量冲击是高能离子在近表面区域的直接注入。携带的高能离子可以直接注入生长薄膜的空隙处，这个过程可以增加薄膜的密度和压应力。传递给薄膜的能量也会导致薄膜生长温度的升高，有助于表面扩散和松弛，薄膜中缺陷退火发生率可能要远大于缺陷产生的概率，由此降低了薄膜内应力。发生这种情况的温度依赖于如下几个因素：薄膜材料、冲击离子的能量。然而，随着温度的升高，热应力也会随之增加[126]。另一个对薄膜生长的高离子束能量影响是撞击注入，该过程主要发生在入射离子与薄膜表面原子碰撞的时刻。高能离子能够把表面原子从它们原来的晶格位置撞出，且使其移动到薄膜晶格结构的空隙处，从而增加了薄膜密度。由于高能轰击，在薄膜近表面区域的键合原子可能会再次移动，从而导致了重新溅射，这可能会改变薄膜的生长取向且降低沉积效率，如图8-18b所示。Cr-Al-N膜沉积时，离子轰击的表面相互作用过程见图8-20[127]。
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