采用高速旋转垂直热壁化学气相沉积(CVD)设备在偏向〈1010〉晶向 4°的 n 型4H-SiC衬底上进行了同质外延生长, 在设定的工艺条件下, 外延膜生长速率达到40.44 μm/h, 厚度不均匀性和掺杂浓度不均匀性分别达到1.37%和2.79%。AFM表征结果显示表面均方根粗糙度为 0.11 nm; Leica显微镜观察显示外延膜表面光滑, 生长缺陷密度很低, 没有宏观台阶结构; Raman谱线清晰锐利, 表现出典型的4H-SiC特征。综合分析表明, 本实验使用国产的高速旋转垂直热壁CVD设备, 在较高的外延生长速率下, 获得了具有高厚度均匀性和高掺杂浓度均匀性的高质量4H-SiC外延膜, 对目前碳化硅外延产业的发展和半导体设备的国产替代具有良好的指导作用。

磁控溅射系统中薄膜厚度的均匀性是关键指标之一。通过分析磁场强度、靶材与基板的距离和气体压强对Si₃N₄和SiO₂两种薄膜厚度均匀性的影响,借助Langmuir探针分析等离子体的密度,并采用二进制阶梯式充气方式调整纵向的均匀性。通过对靶材加载正弦半波电压并使用MATLAB软件确定振幅及相位参数,从而调整横向的均匀性。实验结果表明,对于Si₃N₄膜层,其在横向上、中和下的均匀性分别为±1.27%、±0.62%和±1.33%,纵向的均匀性为±0.33%;对于SiO₂膜层,其在横向上、中和下的均匀性分别为±1.12%、±0.42%和±1.23%,纵向的均匀性为±0.25%。

探索了一种准确测量过冷度的实验方法, 并在此基础上, 利用光学显微镜、傅里叶红外透射光谱仪、台阶仪、白光干涉仪等测试手段分析了过冷度对HgCdTe薄膜厚度均匀性的影响.研究结果表明, 过冷度小于2 ℃, 薄膜容易出现中心凹陷、四周凸起的现象; 过冷度大于3 ℃, 薄膜中心将会明显凸起, 出现宽度为毫米级的周期性起伏, 并伴随有crosshatch线产生.当过冷度为2.5 ℃时, 薄膜厚度极差可缩小至0.5 μm, 0.5 mm×0.5 mm范围内薄膜相对于衬底的粗糙度增加量为9.07 nm.

针对增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)项目中嵌套式聚焦成像望远镜对柱面镜片上W/Si多层膜的要求，在掠入射角为0.5°，工作波段为1~30 keV条件下，设计了非周期W/Si多层膜并优化了薄膜制备工艺。首先，利用分隔板和掩模板对溅射粒子进行准直，同时优化了本底真空度和溅射工作气压，提升了薄膜的成膜质量; 然后，通过调整分隔板间距和公转速率提升了在柱面基底上薄膜的沉积均匀性; 最后，利用幂指数算法设计了非周期多层膜， 并在北京同步辐射光源上进行了多能点反射率测试，得到了与理论设计基本吻合的测试结果。基于优化的制备工艺制备了周期数为80，周期为3.8 nm和W膜层厚度占比为0.47的W/Si周期多层膜，其界面粗糙度仅为0.29 nm，柱面镜薄膜厚度误差可控制在3%以内，基本满足了eXTP项目中嵌套式掠入射望远镜镜片用多层膜对于成膜质量、沉积厚度均匀性和能谱响应宽度的需求。

分别建立了真空镀膜机行星系统中平面光学元件薄膜厚度模型和修正挡板校正薄膜厚度非均匀性模型，并运用数值计算方法完成修正挡板优化设计；研究了使用修正挡板校正薄膜厚度分布时平面行星夹具上热蒸发薄膜材料的沉积效率。实验结果表明：依据修正挡板校正薄膜厚度非均匀性模型优化设计的修正挡板能使口径为310 mm、无倾斜放置的平面行星夹具上，由电子束热蒸发工艺制备的MgF2薄膜厚度均匀性优于99.6%，并且热蒸发MgF2薄膜材料的沉积效率高于87.4%。

介绍了一种提高红外器件磁控溅射沉积镀膜厚度均匀性的方法。这种方法被称为基片离心旋转法，是在保持磁控溅射靶不动及靶和样品台间距不变的情况下，通过样品台离心旋转的方法，补偿或改善圆形磁控靶在正对的基片上沿径向的溅射沉积不均匀分布，是一种动态沉积法。这种方法可以在不改变磁控靶结构的情况下大大提高磁控溅射沉积镀膜的厚度均匀性。

为了获得光学性质均匀的大面积软X射线多层膜，必须控制好周期结构中单层膜的厚度均匀性。为此建立了磁控溅射薄膜沉积技术中单层膜厚度均匀性的分析和控制模型，解释了基底变速转动法可用来获得膜厚均匀的多层膜，并根据理论分析获得了基底的变速路径。将其应用于基底公转速度变速法来制备均匀性可控的大面积Mo/Si软X射线多层膜。小角X射线衍射测试结果表明，采用优化后的变速路径制备的多层膜，样品不同位置的各级次衍射峰位都能很好吻合，说明多层膜的周期厚度基本一致。计算表明该方法在直径200 mm范围内可将周期结构中Mo层的不均匀性从20.6%修正到1.1%，Si层的不均匀性从27.0%修正到1.6%。

为解决透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀问题，通过理论和实验研究，分析了产生此问题的机理及其影响因素。这些因素包括：蒸发源发生器形状及其与阴极基底之间的相对位置；Cs／Te原子在阴极基底表面上完成化学反应所需的结合能以及制作阴极前基底表面所能达到的温度均匀性水平等。实验证明，上述最后一个因素是影响Cs₂Te光阴极厚度不均匀的主要原因。通过改变加温程序，优化保温时间，均衡阴极基底与阴极托盘温度梯度等途径，使得制作的透射式Cs₂Te光阴极厚度不均匀性由原来的76．4%，改善为＜10%。

为了给脉冲激光沉积(PLD)法沉积大面积均匀薄膜的应用提供相关的理论依据，以纯铝块作为靶材，采用PLD法在同轴和旁轴两种模式下对比研究了Al薄膜的厚度均匀性。同时，在旁轴的沉积模式下分别研究了基片温度、激光功率和重复频率对Al薄膜沉积速率的影响规律。实验结果表明，采用PLD方法在旁轴的沉积模式下获得的Al薄膜的厚度更加均匀。随着基片温度的增加，薄膜的沉积速率反而降低。升高激光功率，薄膜的沉积速率也随之提高。而在激光重复频率的变化过程中，Al薄膜的沉积速率有一最大值。

研究了由Ta₂O₅和SiO₂组成的多层氧化物激光薄膜的双离子束溅射制备工艺.简要介绍了离子束溅射技术的基本工作原理和应用,着重分析了薄膜厚度均匀性的调控方法.先后得到了Ta₂O₅和SiO₂单层薄膜厚度均匀性调控结果以及不同波长处薄膜折射率,并定性地分析比较了离子束溅射和电子束蒸发制备的薄膜结构;制备并测试了633nm,1 315nm反射薄膜以及增透膜.结果表明:采用离子束溅射技术能够制备出优良的、满足需要的激光高反射薄膜元件.