采用离子束溅射（IBS）方法制备了HfO2和Ta2O5两种金属氧化物薄膜, 通过测量薄膜的椭偏参数, 使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。 在拟合过程中, 采用L8（27）正交表设计了8组反演计算实验, 在初始选定Cauchy模型后, 对HfO2薄膜拟合影响最大的为表面层模型, 对Ta2O5薄膜拟合影响最大的为折射率梯度模型。 确定了不同物理模型对拟合函数MSE的影响权重和拟合过程中模型选择的次序, 按照确定的模型选择次序拟合, 最后加入弱吸收模型反演计算两种薄膜的光学常数, 反演计算的MSE相对初始MSE可下降79%和39%, 表明拟合过程模型选择物理意义明确, 具有广泛的应用价值。 在500 nm处, Ta2O5薄膜的折射率梯度大于HfO2薄膜, 而HfO2薄膜消光系数大于Ta2O5薄膜。 表明Hf金属与Ta金属相比容易氧化形成稳定的氧化物, HfO2薄膜的吸收要高于Ta2O5薄膜。

采用电子束蒸发沉积方法在BK7玻璃基底和熔融石英基底上沉积了HfO2薄膜,研究了不同沉积温度下的应力变化规律。利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化,计算了薄膜应力。结果发现在所考察的实验条件下HfO2薄膜的残余应力均为张应力,应力值随沉积温度的升高先增大后减小。两种基底上薄膜的残余应力的主要产生机制不同。对于BK7玻璃基底HfO2薄膜的残余应力起决定作用的是内应力,熔融石英基底上HfO2薄膜的残余应力在较低沉积温度下制备的薄膜起决定作用的是热应力,在沉积温度进一步升高后内应力开始起决定作用。通过对样品的X射线衍射(XRD)测试,发现在所考察的温度范围内,HfO2薄膜的结构发生了晶态转换,这一结构转变与薄膜残余应力的变化相对应。两种基底上薄膜微结构的演变及基底性能差异是两种基底上薄膜应力不同的主要原因。