为抑制非相干光产生的干扰，提高紫外单色仪的分辨率，本文选择Al₂O₃、AlF₃分别作为高、低折射率材料，在熔融石英基底上设计并制备了深紫外全介质高陡度滤光膜。通过优化沉积工艺及膜层应力分析方法，解决了薄膜应力过大所导致的膜裂问题；并对实验结果进行反演分析，通过优化监控方法提高了膜厚控制精度。制备的深紫外高陡度滤光膜在232~400 nm平均透过率为97.67%，在115~228 nm平均透过率为0.61%，过渡区陡度为3.6 nm，满足紫外单色仪的使用需求。

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息, 对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求, 即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率, 还要提升基底光学性能, 降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述, 概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难, 但随着研究的深入与新方法的提出, 这几方面难点已基本找到解决的途径。

分析并研究了瞬时热冲击之一的回流焊对石英晶体谐振器频率稳定性的影响, 综合已有研究经验和回流焊后频率的可恢复性, 推断薄膜应力是回流焊后频率稳定性的主要影响因子。通过试验发现, 薄膜溅射功率降至200 W或薄膜热退火温度升至350 ℃可有效改善回流焊后谐振器的频率稳定性, 回流焊后频率变化量降低(4~5)×10-6。采用显微拉曼光谱仪对回流焊前、后的石英晶片进行分析发现, 其在回流焊后的拉曼特征峰明显往高频移动, 推断是由于薄膜热膨胀引起的张应力增大而致石英晶片内压应力增加约8 MPa; 随冷却时间延长, 薄膜收缩而致石英晶片内压应力减小, 频率逐渐恢复。结果表明, 薄膜应力变化是回流焊对谐振器频率稳定性的影响机理。

采用离子辅助电子束蒸发方法, 通过改变制备Al2O3增透膜时基底的温度, 在边发射半导体激光器前腔面上分别制备了张应力和压应力增透膜。比较了张应力、压应力两种不同增透膜对半导体激光器性能的影响。结果表明: 在10A注入电流下, 当半导体激光器的增透膜为张应力状态时, 输出功率为8.11W; 当半导体激光器的增透膜为压应力状态时, 输出功率为7.74W。可见, 在半导体激光器前腔面制备张应力增透膜有效地提高了半导体激光器的斜率效率。

为提高酒精检测系统的信噪比,根据比尔-朗伯定律确定双通窄带滤光片的技术参数;根据技术参数在Si基底上采用双面拆分法设计窄带滤光片,建立折射率渐变模型确定反演系数,实现膜层的准确控制。采用真空室原位退火法提高膜层聚集密度,降低膜层应力,进而提高膜层附着力,稳定膜层光谱性能;制备的膜层能够满足在(1392±10) nm和1530~1570 nm波段透射率大于90%,400~1350 nm和1600~1800 nm波段透射率小于1%,在1410~1515 nm波段透射率小于30%的要求。

提出了一种薄膜本征应力的模拟方法,数值仿真分析了多层薄膜沉积过程中的热应力和本征应力。通过引入本征应力系数,并借助现有的热应力有限元分析程序,模拟了薄膜的本征应力,并从理论上证明了该方法的合理性。采用模型重构-应力初始化的方法模拟了材料增长,建立了多层薄膜应力分析模型。工程实例分析结果表明,采用该方法和流程可以方便地模拟出多层薄膜在每个沉积阶段的本征应力和热应力。

针对大面积碲镉汞表面钝化膜的应力问题，基于磁控溅射技术在3 in Ge基碲镉汞表面采用不同工艺条件沉积了ZnS 钝化膜，并对其进行了退火处理。利用台阶仪和原子力显微镜（AFM）对ZnS 钝化膜的应力及表面形貌进行了表征分析，结果表明：在磁控溅射方法中适当提高沉积温度和降低溅射功率，有效降低了ZnS 钝化膜应力，平均应力由原来的924 MPa 减小到749 MPa，且提高了应力分布均匀性；此外，退火处理有效降低了钝化膜的应力，并改善了ZnS薄膜的晶粒大小一致性和致密度。该研究为减小大尺寸碲镉汞表面钝化膜应力提供了思路。

使用感应耦合等离子体化学气相沉积(Inductively coupled plasma chemical vapor deposition, ICPCVD)方法在GaN上沉积SiOx薄膜, 生长参数中采用不同RF功率, 研究RF功率对薄膜物理性能和电学性能的影响.结果发现, 随着RF功率增大, 薄膜应力增大, 表面粗糙度减小, 薄膜致密度增大.选择最优的RF功率参数, 制作了SiOx/n-GaN金属-绝缘体-半导体(metal-insulator-semiconductor, MIS)器件, 结果得到薄膜漏电流密度在外加偏压为90V时小于1×10-7A/cm2, SiOx/n-GaN界面态密度为2.4×1010eV-1cm-2.表明利用ICPCVD低温沉积的SiOx-GaN 界面态密度低, 薄膜绝缘性能良好.

采用哈特曼夏克传感器的薄膜应力在线测量仪测量了利用离子辅助电子束蒸发的SiO2,TiO2,Ta2O5,Al2O3与ITO薄膜在不同厚度时的应力值,并深入研究了基片材料与沉积参数对SiO2,TiO2薄膜应力的影响。研究结果表明,在成膜的初始阶段,薄膜应力与薄膜厚度基本上呈线性函数,当达到一定厚度时薄膜应力基本趋于一个定值;薄膜与基片的热失配将引起薄膜热应力,通过选择合适的基片材料可以使其降低;对TiO2薄膜而言,当基片温度低于150 ℃时,热应力起主要作用,当基片温度高于150 ℃时,薄膜致密引起的压应力占主导地位,但SiO2薄膜其热应力始终占主导地位;当真空室压强低于1.7×10-2 Pa时,SiO2薄膜的张应力主要是由离子辅助溅射效应而引起,当真空室压强高于1.7×10-2 Pa时,SiO2薄膜的张应力随着压强的增大而增大,但折射率减小。

通过干涉法并应用Stoney公式计算的结果，对SiO₂基底上光刻胶薄膜的应力进行了研究。采用干涉显微镜在同一样品、不同直径上多点测量的方法，初步得出光刻胶薄膜膜厚均匀性的分布规律。发现在匀胶转速相同的前提下，光刻胶薄膜应力值随加速度的降低而减小，光刻胶薄膜的均匀性随加速度的增加而变好。在4000rpm的低转速时，光刻胶薄膜样品的膜厚均匀性好。因此，在全息光栅匀胶工艺中，要选择适当的转速的加速度，以得到应力较小和均匀性较好的光刻胶薄膜。