光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅<110>和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜, 并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明, 750 ℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa, 膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力, 但是应力值在退火温度达到450 ℃以上时急剧降低, 说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大, 并且750 ℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550 ℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(αf)从6.78×10-7 ℃-1降到最小值5.22×10-7 ℃-1。

采用离子束溅射法通过在CH4和Ar 的混合气体中溅射Ge靶材制备碳化锗(Ge1-xCx)薄膜.分别通过原子力显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱以及纳米压痕测试研究了薄膜的表面形貌、化学结构、光学特性和力学特性.同时分析了制备薄膜时的离子源束压和薄膜性质之间的关系.结果表明,薄膜的粗糙度随束压的增大而减小.在较高束压下制备的薄膜含有较少的C元素和较多的Ge-C键.薄膜具有非常好的红外光学特性和力学特性.薄膜在较大波长范围内具有良好的透光性能.C元素含量随着束压的升高而降低,进而导致薄膜的折射率在束压从300 V增大到800 V的过程中逐渐升高.薄膜的硬度大于8 GPa.由于薄膜中的Ge-C键代替了C-C 键和C-Hn键,薄膜的硬度随束压的增加逐渐增加.

基于金属氧化物薄膜材料在中波红外波段应用的需求，研究了含水状态的TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O34种金属氧化物薄膜在中波红外波段内（2.5~5 μm）光学常数的色散特性。利用电子束蒸发沉积技术，在超光滑的硅表面制备了4种氧化物薄膜，基于洛仑兹振子介电常数色散模型，通过透射率光谱反演计算了4种氧化物薄膜的光学常数。研究结果表明：4种氧化物均有少量的水分子、羟基，水含量从少到多的薄膜依次为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3，在远离水吸收的位置，消光系数从小到大的薄膜分别为TiO2、HfO2、Ta2O5和Y2O3；在电子束蒸发沉积工艺条件下，为了降低水的影响，TiO2和HfO2是中红外波段较为理想的金属氧化物薄膜材料。

为了获得高效的蓝色和绿色的电致发光材料， 对Eu2+掺杂的碱土金属硫代铝酸盐电子振动耦合参量与发光特性的关系进行了深入研究。 首先简述了用于MⅡAl2S4∶Eu材料发光性能评估的位形坐标模型并引入各评估参量； 其次结合材料的晶体结构对 MⅡAl2S4∶Eu材料的光致发光和电致发光性能进行了比较和分析； 最后， 通过材料的PL光谱曲线计算出材料的特征能量和两个比值因子参量的值， 从而得到对MⅡAl2S4∶Eu发光材料的量化比较。 根据评估结果和其CIE1931色坐标的比较， 可以认为BaAl2S4∶Eu和CaAl2S4∶Eu较适合于作为蓝色和绿色发光材料。 由于可以使发射峰发生移动， 镁、 锶的硫代铝酸盐可以作为复合硫代铝酸盐发光材料使用。

在室温条件下采用离子辅助沉积技术在柔性衬底上依次制备无机缓冲层及In2O3:SnO2(ITO)薄膜,重点研究了不同无机缓冲层对柔性ITO薄膜光电及耐弯曲性能的影响。研究发现SiO2,TiO2,Ta2O5和Al2O3无机缓冲层对ITO薄膜的方阻、光学透射比、耐弯曲性能等机电特性影响各异:添加SiO2缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最大,方阻降低率达29.8%,而添加Al2O3缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最小,方阻降低率仅为5.6%;添加Ta2O5缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最佳,平均透射比达85%以上,而添加SiO2缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最差,但其平均透射比也高于80%;SiO2在耐弯曲半径上对ITO薄膜的改善效果比TiO2更佳,而当ITO薄膜以弯曲半径R=0.8 cm和R=1.2 cm发生内弯时,SiO2对ITO薄膜耐弯曲次数性能的改善效果不及TiO2。