利用射频磁控溅射方法, 在光学级单晶金刚石上制备了氧化钒薄膜, 然后对其结构与厚度、表面形貌、电学及光学性能进行了表征。实验结果表明, 制备出的薄膜表面均匀性良好, 为单一组分的V2O5薄膜, 在(001)面有明显的择优取向, 薄膜结晶度和表面形貌非常好; 电学性能方面, 获得了三组不同厚度V2O5薄膜温阻特性曲线, 当薄膜为150 nm时, 薄膜的电学突变特性最好, 电阻值变化幅度将近3个数量级; 对不同厚度薄膜的光学响应特性进行了测试分析, 当受到高能激光照射时, 薄膜均出现了相变和回复, 薄膜的光学开关时间均随着膜厚的增加而增加, 其中光学关闭时间的变化范围为1.6~2.5 ms, 回复时间的变化范围为26~33 ms。

通过热丝化学气相沉积（HFCVD）法制备了具有球状晶结构、棱锥形晶结构和棱柱形晶结构等3种不同表面特征的化学气相沉积（CVD）金刚石涂层工具, 以提高其研磨效率。通过正交实验法研究了金刚石涂层晶粒形态、载荷、工作台转速、研磨时间等4个工艺参数对蓝宝石材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明：金刚石涂层的晶粒形态对材料去除率和表面粗糙度影响较大; 球状晶结构金刚石涂层切向力较小, 棱柱形晶结构金刚石涂层切向力较大; 选择棱柱形晶CVD金刚石涂层工具研磨蓝宝石, 在研磨加工参数为载荷0.15 MPa、转速100 r/min、研磨时间3 min时, 其材料去除率为0.397 μm/min, 表面粗糙度为0.354 μm。结果表明：提出的CVD金刚石涂层工具可用于进一步加工、研磨蓝宝石切片, 去除其表面划痕, 从而改善工件表面质量。

利用射频磁控溅射方法，在红外石英、蓝宝石和光学单晶金刚石上制备了氧化钒薄膜，然后对其结构与厚度、表面形貌、电学及光学性能进行了表征。实验结果表明，制备出的薄膜均为单一组分的V2O5薄膜，在(001)面有明显的择优取向，单晶金刚石衬底的薄膜结晶度和表面形貌最好；电学性能方面，金刚石衬底的薄膜相变温度最低经历的温度范围也最小，电学突变性能最为优异；光学性能方面，蓝宝石和金刚石衬底的薄膜光关闭时间均非常短，低于2.5 ms，回复时间在30 ms左右；单晶金刚石衬底的薄膜相变前后透射率比值为10.3，表现出了非常显著的光学突变性能。

针对目前激光对红外光电传感器的威胁，为满足红外传感器在可见光与3~5 μm波段高透射，低于3 μm波段高反射的使用要求，采用光学金刚石作为红外窗口材料，采用具有热致相变特性的V₂O₅薄膜作为激光防护涂层，采用ZnS和YbF₃作为高低折射率材料，依据膜系设计理论设计具有抗激光致盲能力的红外增透膜并采用TFCalc优化膜系。采用离子辅助法制备增透膜，采用磁控溅射法在实验制备增透膜上制备V₂O₅涂层。采用扫描探针显微镜对光学薄膜的表面三维形貌及粗糙度进行测试分析，对薄膜进行红外光谱测试分析，结果满足使用设计要求。

利用射频磁控溅射方法,选取溅射时间为15,25,30和45 min,在蓝宝石衬底上沉积了V2O5薄膜。研究了其他实验参量不变,溅射时间不同对薄膜结构、薄膜厚度、表面形貌、电学及光学性能的影响。实验结果表明,制备出的薄膜为单一组分的V2O5薄膜,其在(001)面有明显的择优取向。随着溅身时间的增加,结晶性能逐渐变强,晶粒尺寸也逐渐变大,而表面粗糙度值会逐渐降低;在晶体结构完整的基础上,随着溅射时间的增加,相变温度和经历的温度范围会逐渐增加,电学突变性能会降低。测试了薄膜在中红外波段的高低温透过率,结果显示: 当膜厚为350 nm,波长为5 μm 时,薄膜的透过率从25 ℃时的81%变为300 ℃的7%,变化幅度可达74%;所有薄膜相变前后透过率的比值均为9~13,表现出了非常突出的光学开关特性。

拉曼光谱是研究化学气相沉积（CVD）金刚石最有效的手段之一。对不同晶粒尺寸的CVD金刚石膜进行了拉曼光谱分析。紫外拉曼光谱的检验表明，紫外光激发的拉曼光谱有效抑制了sp2碳的散射和荧光背景；1140 cm-1峰出现在可见光拉曼光谱的原因是反聚乙炔的增多和sp2碳散射的增强。可见光拉曼光谱检测发现随着晶粒的减小，1140 cm-1和1460 cm-1峰强度增强，金刚石特征峰强度降低同时其半峰全宽（FWHM）变宽，薄膜中sp3碳含量减少；基体材料由硬质合金变为微米金刚石后，金刚石特征峰强度显著增加，FWHM有较大减小，非sp3碳成分含量明显减少。