大型工件表面失效是限制轴承、汽车、机械制造等行业发展的重要瓶颈。在工件表面沉积功能薄膜是延长工件使用寿命、提高性能的有效手段。类金刚石（DLC）薄膜因具有较低的摩擦系数、较高的耐磨性、良好的生物性以及耐腐蚀性等优点而被广泛关注。然而在大型工件表面沉积DLC薄膜缺少合适的等离子体源,且不能按照实际需要区域化沉积薄膜。在众多的DLC薄膜制备方法中,笼形空心阴极具有等离子体密度高、沉积速率快的优点,笼网内的工件和笼网之间施加偏压,提高薄膜的性能。但是将大型工件完全笼罩在笼网里操作困难,大工件影响空心阴极放电,产生异常放电,而且所有的表面无论需要与否都必须沉积薄膜,同时封闭的空心阴极结构也不利于在大型工件上施加偏压。根据薄膜生长的“亚注入模型”,基体偏压有利于DLC薄膜中sp~3杂化键的形成,偏压调节轰击粒子的能量,能控制和提高DLC薄膜结构和性能,是关键的参数。针对上述问题,本论文提出一种新型区域可控空心阴极放电沉积DLC薄膜技术,适用于大型工件表面区域化定制薄膜,对其放电特性和偏压对Si-DLC薄膜性能和均匀性的影响进行了研究。期望解决大型工件表面镀膜缺少等离子体源的问题,并达到了镀膜区域可控的目标。设计了区域可控空心阴极的结构,考查笼网和工件之间的间隙、笼网高度和网眼尺寸对放电的影响。在相同气压条件下,笼网和工件之间的间隙较大时导致空心阴极的负辉区较难重合,空心阴极需要较高的起辉电压才能点燃,同时随着间隙的增大,笼网放电电流减小,实验结果表明,在确保笼网和工件绝缘的前提下,5mm的间隙是最优化的参数。增大笼网高度可以提高笼网发射电子的面积,促进空心阴极放电,在笼网高度为200 mm时放电电流最高,制备的薄膜厚度最大,当笼网高度超过200 mm时,笼内阴极负辉区逐渐远离,彼此分开,电子震荡减弱,导致空心阴极放电电流下降。减小网眼大小会增加空心阴极放电电流,但是过小的网眼会使放电在低气压时出现不稳定的抖动,网眼尺寸为1.0 mm×1.0mm是最优化的参数。从微观角度解释了笼网高度影响放电电流机制。氩气（Ar）放电时,低偏压（<-100 V）条件下,空心阴极的空间载流子嵌位消耗,放电电流下降,当偏压超过-100 V时,工件的自辉光放电增强,促进空心阴极放电,放电电流上升;与Ar放电不同,施加偏压促进了乙炔（C2H2）和Ar/C2H2/四甲基硅烷（TMS）混合气体放电强度;Ar流量固定时,加入TMS促进空心阴极放电,但是TMS流量超过一定的阈值之后促进放电作用不明显,并且TMS流量阈值随Ar升高而增大。TMS流量固定时,Ar/C2H2流量比增加,光谱强度和放电电流走势呈抛物线状。Ar/C2H2流量比为30 sccm/100 sccm时,笼网电流达到最大值。研究了区域可控空心阴极沉积Si-DLC薄膜的均匀性。无偏压时,区域可控空心阴极沉积Si-DLC薄膜的沉积速率、微结构均表现出不均匀性:在水平方向（xy平面）和垂直方向（z轴）沉积Si-DLC薄膜的性能都呈现中间大两端小的趋势。薄膜的sp~3/sp~2比值和硬度等也与位置有关。为了提高均匀性,采用-200 V,-300 V和-500 V偏压沉积Si-DLC薄膜,相对0 V偏压情况,施加偏压制备薄膜的膜层厚度、硬度和耐磨性等性能均得到了较好的提升,均匀性较好。但是偏压超过-200 V,各项性能提升幅度不大,而且-500 V偏压制备Si-DLC薄膜的磨损率上升,薄膜的摩擦磨损性能下降。-200 V偏压是提升薄膜均匀性的最优化参数。从微观角度揭示了偏压提高Si-DLC薄膜均匀性的机制。采用不同偏压制备了Si-DLC薄膜,并研究了偏压对薄膜表面形貌、微观结构和性能的影响。薄膜的沉积速率和表面粗糙度随偏压的增加呈先低后高的趋势,在-200 V偏压时沉积速率最低,但仍可达6.88μm/h。偏压导致正离子对Si-DLC表面的轰击增强,溅射掉结合不牢的粒子,使薄膜致密化;Si-DLC薄膜的硬度随偏压的增加呈先高后缓降趋势,硬度升高主要来源于薄膜的致密结构和较高的sp~3杂化键含量,同时薄膜中的氢含量随偏压升高而降低。施加-200 V偏压的样品表现出较高的sp~3杂化键含量、较好的耐磨性、较低的摩擦系数和磨损率。