为了研究多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数，以溴化铅和溴化铯为原料，采用多步旋涂法在硅和FTO衬底上制得CsPbBr3薄膜。利用光弹调制式椭偏光谱仪对硅衬底上的薄膜进行了椭偏光谱分析，使用Tanguy和Tauc-Lorentz 3组合模型对变角度的椭偏光谱进行参数拟合，得到了薄膜光学常数在1.00 eV~5.00 eV范围内的色散关系，并利用荧光发射光谱、吸收谱验证椭偏拟合结果。结果表明，多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数与其它方法相比具有一定的差异性，其中折射率可能与薄膜表面粗糙度呈负相关; 椭偏拟合所得带隙为2.3 eV，验证了荧光光谱、吸收谱的计算结果。该研究为多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜椭偏光谱拟合分析提供了参考。

采用双洛伦兹模型和有效介质近似(Efficient Medium Approximation, EMA)色散模型对退火的Mn1.95Co0.77Ni0.28O4薄膜在近红外和中红外波段的椭偏数据进行了拟合。通过比较直流电压下测试的电导率与低频下计算的电导率(ω→0)发现，A谐振子主要产生传导电流，B谐振子主要产生位移电流。对于Mn1.95-Co0.77Ni0.28O4薄膜，随着退火温度的升高，晶格共振吸收逐渐被电子共振吸收所取代。退火样品的折射率n和消光系数k均由退火过程决定。

近年来，有机-无机杂化钙钛矿在太阳能电池、发光二极管、激光器、自旋电子器件、光电探测器等领域得到了广泛应用，而三元混合阳离子钙钛矿薄膜相较于二元混合阳离子钙钛矿薄膜在太阳能电池中的转换效率更高。首先，用一步旋涂法在Si基底上制备了高质量的FA_0.79MA_0.16Cs_0.05PbI_2.52Br_0.48（FAMACsPbI_2.52Br_0.48）薄膜，分别用X射线衍射、扫描电子显微镜以及椭圆偏振光谱仪对样品的晶格结构、表面形貌和光学性质进行了表征。然后，用Tauc-Lorentz模型给出了薄膜的光学常数，并计算了其介电函数的二阶导谱，光电跃迁分别位于1.66，2.21，3.36 eV处。结果表明，光电跃迁的峰位主要由X位掺杂决定，而A位掺杂对光学跃迁的贡献几乎可以忽略。最后，用时域有限差分方法模拟了基于FAMACsPbI_2.52Br_0.48材料的典型钙钛矿太阳能电池的光学特性，结果表明，该太阳能电池表现出的光学特性与三元混合阳离子钙钛矿的椭偏分析结果相一致，基于FAMACsPbI_2.52Br_0.48钙钛矿薄膜的太阳能电池采光效率可达到85%以上。

为了分析溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数, 采用旋涂法制备了多层TiO2薄膜, 利用扫描电镜对表面形貌进行了分析, 利用椭圆偏振光谱对薄膜的折射率色散和孔隙率进行了拟合分析, 并利用原位共角反射光谱对拟合结果进行了验证, 得到了TiO2薄膜厚度、孔隙率和折射率色散曲线。结果表明, TiO2薄膜厚度与旋涂层数成线性关系, 薄膜孔隙率约为15%且与旋涂层数无关, New Amorphous色散模型可以较好地拟合溶胶-凝胶旋涂方法制备的TiO2薄膜在1.55eV~4.00eV波段的椭偏光谱。该研究为溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数测量提供了参考。

椭圆偏振光谱测量技术通过测量线偏振光经材料表面反射后光的相对振幅与相位改变量计算得到椭偏参数, 再通过椭偏参数的拟合获取样品光学性质。由于其具有非接触、高灵敏度、非破坏性等优势, 广泛应用于物理、化学、材料科学和微电子等方面, 是一种不可或缺的光学测量手段。本文首先简要回顾了该技术的发展历程, 接着阐述了传统椭偏仪的基本原理, 按照测量原理的不同可将椭偏仪分为消光式和光度式。随后, 本文简单介绍了一些常用椭偏仪的基本架构、测量原理和相关应用, 并比较了他们的优缺点, 重点展示了复旦大学研制的双重傅立叶变换红外椭偏光谱系统。然后按照椭偏参数处理的基本步骤: 测量、建模与拟合3个方面, 阐述了其过程, 详细剖析了参数拟合所使用的各种光学色散模型, 同时通过应用实例介绍了各色散模型的应用情况。最后, 对未来椭偏技术的发展方向进行了展望。

光谱椭偏测量技术已广泛应用于材料科学、微电子、物理化学和生物医学等领域。在光谱椭偏测量系统中，由于起偏器和检偏器存在漏光等瑕疵，光源子系统的偏振度和光谱仪子系统的偏振敏感度会影响光谱椭偏系统的测量精度。针对这一问题，本文建立了光谱椭偏测量系统的偏振相关系数的修正模型；并提出了一种同时测量光源子系统和光谱仪子系统偏振相关系数的方法。利用现有实验室内的宽带光源系统和宽带光谱仪验证了这种测量方法的可行性。

为了监控3维玻璃上聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合衬底介质膜膜厚, 采用将PET复合衬底等效为单层基底材料的建模分析方法, 通过椭偏测量技术实现了复杂衬底上TiO2梯度折射率材料薄膜厚度的检测。结果表明, 采用该方法测量的PET复合衬底上TiO2梯度折射率薄膜厚度为212.48nm, 扫描电子显微镜的测量结果为211nm, 结果非常准确。以TiO2为例验证了等效衬底方法, 该方法也同样适用于其它介质膜。等效衬底法可实现PET复合衬底上的TiO2薄膜厚度的高精度测量表征, 对镀膜工艺过程监控具有重要意义。

HfO2薄膜厚度达到纳米级别时，其光学性质会发生变化。光谱椭偏仪能够同时得到纳米尺度薄膜的厚度和光学常数，但是由于测量参数的关联性，光学常数的结果不准确可靠。本文采用溯源至SI单位的掠入射X射线反射技术对纳米尺度HfO2薄膜厚度进行准确测量，再以该量值为准确薄膜厚度参考值。利用光谱椭偏仪测量HfO2膜厚和光学常数时，参考膜厚量值，从而得到对应相关膜厚的薄膜准确光学参数。研究了以Al2O3作为薄膜缓冲层的名义值厚度分别为2，5，10 nm 的超薄HfO2薄膜厚度对光学性质的影响。实验结果表明，随着HfO2薄膜厚度的增加，折射率也逐渐增大，在激光波长632.8 nm下其折射率分别为1.901，2.042，2.121，并且接近于体材料，而消光系数始终为0，表明纳米尺度HfO2薄膜在较宽的光谱范围内具有较好的增透作用，对光没有吸收。

通过椭偏仪对生长在蓝宝石上的不同厚度氮化铝薄膜的变温光学性质进行了研究, 并采用托克-洛伦兹模型对椭偏实验数据进行了拟合分析, 精确得到了氮化铝薄膜的厚度和光学常数(折射率n, 消光系数k)等.研究的结果表明: 相比薄的氮化铝薄膜, 厚的氮化铝薄膜的折射率较大.随着温度的升高, 氮化铝的折射率、消光系数和带隙会向低能端单调地移动(红移)；厚度对带隙随温度改变的影响较小, 对折射率则有一定的影响.

针对化学机械抛光工艺对碲镉汞材料所产生的亚表面损伤层进行了研究。利用椭圆偏振光谱方法对经过腐蚀剥层的碲镉汞材料表面进行了光学表征, 认为化学机械抛光工艺造成的亚表面损伤层的深度大概为抛光工艺中所使用研磨颗粒直径的15~20倍。通过少子寿命表征和光导器件性能的对比测试, 认为将该亚表面损伤层完全去除后, 材料的少子寿命和器件的光电性能会得到明显的提高。