Karşılıklı dik elektromanyetik alanların etkisi altında, elektronlar sikloidal bir şekilde hareket eder ve hedef yüzeye bağlanır, bu da plazmadaki yörüngelerini uzatır ve gaz moleküllerinin çarpışma ve iyonizasyon sürecine katılımlarını arttırır, daha fazla iyon iyonize eder ve gazın iyonlaşma oranını artırır. Daha düşük gaz basıncında bile deşarj korunabilir. Bu nedenle magnetron püskürtme, püskürtme işlemi sırasında yalnızca gaz basıncını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda püskürtme verimliliğini ve biriktirme oranını da artırır.
Ancak dengeli magnetron püskürtmenin de dezavantajları vardır. Örneğin, manyetik alan nedeniyle, akkor deşarj tarafından üretilen elektronlar ve sıçrayan ikincil elektronlar, paralel manyetik alan tarafından hedef yüzeyin yakınına sıkı bir şekilde hapsedilir. Plazma bölgesi, hedef yüzeyde yaklaşık 60 mm'lik bir alanla güçlü bir şekilde sınırlandırılmıştır. Hedef yüzeye olan mesafe arttıkça plazma konsantrasyonu hızla azalır. Bu noktada, iyon bombardımanının etkisini arttırmak için iş parçası magnetron hedef yüzeyine yalnızca 50–100 mm'lik bir mesafeye yerleştirilebilir.
Bu kısa etkili kaplama alanı, kaplanacak iş parçasının geometrik boyutlarını sınırlayarak, onu daha büyük iş parçaları veya fırın yükleri için uygunsuz hale getirir ve böylece magnetron püskürtme teknolojisinin uygulanmasını kısıtlar. Ayrıca, dengeli magnetron püskürtme sırasında, dışarı atılan hedef parçacıkların enerjisi daha düşük olur ve bu da film-alt tabaka bağlanma kuvvetinin zayıf olmasına neden olur. Düşük-enerjili biriken atomlar altlık yüzeyinde düşük hareketliliğe sahiptir ve kolayca gözenekli, pürüzlü, sütunlu ince filmler oluşturur. İş parçasının sıcaklığının arttırılması filmin yapısını ve özelliklerini geliştirebilirken, birçok durumda iş parçası malzemesinin kendisi gerekli yüksek sıcaklığa dayanamaz.
Dengesiz magnetron püskürtmenin ortaya çıkması, yukarıda-belirtilen eksikliklerin kısmen üstesinden gelir. Şekilde gösterildiği gibi plazmayı katot hedef yüzeyinden püskürtme hedefinin 200-300 mm önüne yönlendirerek substratı plazmaya batırır. Bu şekilde, bir yandan püskürtülen atomlar ve parçacıklar altlık yüzeyinde birikerek ince bir film oluşturur; diğer yandan plazma, alt tabakayı belirli bir enerjiyle bombardıman ederek iyon ışınını-destekli bir biriktirme maddesi olarak görev yapar ve filmin kalitesini büyük ölçüde artırır.
Dengesizmagnetron püskürtme sistemleriiki yapıya sahiptir. Bir tip, çekirdekte dış halkaya göre daha yüksek bir manyetik alan kuvvetine sahiptir ve manyetik alan çizgileri kapalı olmadığından vakum odası duvarına doğru çekilerek alt tabaka yüzeyinde düşük bir plazma yoğunluğuna neden olur. Bu nedenle bu yöntem nadiren kullanılır. Başka bir yöntem, çekirdek manyetik alan kuvvetinden daha yüksek bir dış halka manyetik alan kuvveti içerir. Manyetik alan çizgileri tamamen kapalı bir döngü oluşturmaz; dış halkanın bazı manyetik alan çizgileri alt tabaka yüzeyine uzanır. Bu, bazı ikincil elektronların manyetik alan çizgileri boyunca hedef yüzey bölgesinden kaçmasına ve nötr parçacıklarla çarpışarak onları iyonlaştırmasına olanak tanır.
Plazma artık tamamen hedef yüzey bölgesiyle sınırlı değildir ancak substrat yüzeyine ulaşarak biriktirme alanındaki iyon konsantrasyonunu daha da artırabilir ve substrat iyon akım yoğunluğunu yükselterek tipik olarak 5 mA/cm²'nin üzerine çıkabilir. Bu şekilde püskürtme kaynağı aynı zamanda substrat yüzeyini bombardıman eden bir iyon kaynağı olarak da görev yapar. Substrat iyon ışınının akım yoğunluğu, hedef akım yoğunluğuyla orantılıdır. Artan hedef akım yoğunluğu, daha yüksek bir biriktirme hızına yol açarken, artan substrat iyon ışını akım yoğunluğu, biriktirilen film yüzeyi üzerinde belirli bir bombardıman etkisi sağlar.
Dengesiz magnetron püskürtme iyon bombardımanı, kaplamadan önce iş parçası üzerindeki oksit katmanını ve diğer yabancı maddeleri temizleyebilir, iş parçası yüzeyini etkinleştirebilir ve iş parçası yüzeyinde film ile iş parçası yüzeyi arasındaki yapışmanın iyileştirilmesine yardımcı olan sahte-difüzyon katmanı oluşturabilir. Kaplama işlemi sırasında enerji yüklü parçacıkların bombardımanı, filmi değiştirme amacına ulaşabilir. Örneğin, iyon bombardımanı, gevşek bağlı ve çıkıntılı parçacıkları filmden soyma eğiliminde olup, filmin kristal veya yoğunlaşmış durumunun baskın büyümesini kesintiye uğratır, böylece daha yoğun, daha tekdüze ve daha tek biçimli bir film üretir ve daha düşük sıcaklıklarda yüksek-performanslı kaplamalar biriktirebilir.
Dengesiz magnetron püskürtme vakum biriktirme teknolojisinin uygulanması, dengeli magnetron püskürtmede karşılaşılan yoğun ve karmaşık filmlerin biriktirilmesi sorununu çözmüştür. Bununla birlikte, tek bir dengesiz magnetron hedefi kullanılarak karmaşık alt tabakalar üzerine tek biçimli filmler biriktirmek zordur. Ayrıca, elektronlar alt tabakaya doğru uçtukça, manyetik alan kuvveti zayıfladığından bazı elektronlar vakum odası duvarlarına adsorbe edilir ve bu da elektron ve iyon konsantrasyonlarında bir azalmaya yol açar. Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, tek-hedefli dengesiz magnetron püskürtmenin eksikliklerinin üstesinden gelmek üzere çok-hedefli dengesiz magnetron püskürtme sistemleri geliştirdiler. Çoklu-hedefli dengesiz magnetron püskürtme sistemleri, ikili-hedefli kapalı manyetik alan ve ikili-hedefli ayna manyetik alanı için şekilde gösterildiği gibi, birbirine zıt bitişik manyetik kutuplara sahip kapalı manyetik alanlı dengesiz magnetron püskürtmeye ve bitişik manyetik kutuplara sahip, birbiriyle aynı olan aynalı manyetik alanlı dengesiz magnetron püskürtmeye ayrılabilir.
Kapalı-alanda dengede olmayan- hedef çiftleri ile ayna hedef çiftlerinin manyetik alan dağılımları karşılaştırıldığında, hedef yüzeye yakın manyetik alan farkının önemli olmadığı görülebilir. İç ve dış manyetik kutuplar arasındaki enine manyetik alan, elektronları sınırlayarak yüksek derecede iyonize olmuş bir plazma katot bölgesi oluşturur. Bu bölge içinde, pozitif iyonlar hedef yüzeyi güçlü bir şekilde püskürtür ve aşındırarak, alt tabaka yüzeyine doğru uçan çok sayıda hedef parçacığı püskürtür. İç ve dış halka manyetik kutuplarında, özellikle daha güçlü dış halka manyetik kutuplarında, boylamsal manyetik alan hakim olup, ikincil elektronların hedef yüzeyden kaçması için ana kanal haline gelir.
Bu, yüklü parçacıkların kaplama alanına taşınması için ana kanal haline gelir. Kaplama alanı içindeki kapalı manyetik alanlar ile ayna manyetik alanların manyetik alan dağılımı karşılaştırıldığında önemli bir fark ortaya çıkar. Ayna hedef çiftleri için, iki hedef manyetik alan arasındaki karşılıklı itme nedeniyle, uzunlamasına manyetik alanlar kaplama alanından (vakum odası duvarı) dışarı doğru bükülmeye zorlanır, bu da elektronların vakum odası duvarına yönlendirilmesine ve kaybolmasına neden olur, böylece toplam elektron ve ardından iyon sayısı azalır.
Ayna manyetik alan yöntemi elektronları etkili bir şekilde sınırlayamadığı için plazma püskürtme verimliliği artmaz. Buna karşılık, -dengede olmayan kapalı bir manyetik alan hedef çiftinin uzunlamasına manyetik alanı, kaplama alanı içinde kapalıdır. Manyetik alan kuvveti yeterli olduğu sürece elektronlar yalnızca kaplama alanı ile iki hedef arasında hareket edebilir, böylece elektron kaybı önlenir ve böylece kaplama alanındaki iyon konsantrasyonu artar, püskürtme verimliliği önemli ölçüde artar.
