以锌锡氧化物(ZTO)薄膜作为沟道层, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜作为介质层低温(100℃)制备了顶栅共面结构的薄膜晶体管(TFT), 并研究了ZTO沟道层成膜过程中氧分压对器件性能的影响。结果表明, ZTO沟道层具有稳定的非晶结构、较高的可见光透明性(在400~700nm范围内平均透过率大于等于89.61%), 且增大氧分压有利于其可见光透明性的提升。霍尔测试结果表明, 增大氧分压(由3.5×10-2Pa增大到7.5×10-2Pa)会降低ZTO电子载流子浓度(由4.73×1015cm-3降低到6.11×1012cm-3), 致使基于ZTO沟道层TFT器件的能耗降低(表现为关态电流的降低和耗尽型器件阈值电压的正向移动)。此外, 增大氧分压还有益于沟道层/介质层界面状态的优化, 即亚阈值摆幅减小。

本文采用反应磁控溅射法制备p型二元铜氧化物半导体薄膜，通过氧气流量调节实现Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的可控生长。所制备薄膜的形貌与结构分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱进行表征。经紫外可见分光光度计测量可知，Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的带隙分别为2.89 eV、1.55 eV和2.74 eV。为进一步研究Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面物理性质，基于Kelvin探针力显微镜(KPFM)技术直接测量了薄膜样品与探针尖端间的接触电位差(VCPD)，结果表明Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面功函数都随着温度的升高而呈现逐渐减小的趋势。

在不同氧分压下，用脉冲激光沉积法在c-蓝宝石衬底上制备了高质量β-Ga₂O_3-δ薄膜。通过X-射线衍射、远红外反射光谱、X-射线光电子能谱和紫外-可见-近红外透射光谱系统地研究了β-Ga₂O_3-δ薄膜的晶格结构、化学计量比和光学性质。X-射线衍射分析表明，所有沉积的薄膜以（-201）晶向方向生长。透射光谱显示薄膜在255 nm以上的紫外-可见-近红外波段具有80%以上的高透明度，同时在255 nm附近有一个陡峭的吸收边。此外，利用Tauc-Lorentz（TL）色散函数模型和Tauc公式，我们提取了β-Ga₂O_3-δ薄膜的光学常数和光学直接带隙。更进一步，我们通过理论计算解释了氧气分压对β-Ga₂O_3-δ薄膜光学性质的影响。

采用反应电子束蒸发技术在不同氧分压下制备了HfO2薄膜,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、椭圆偏振仪、X射线光电子能谱仪、1064 nm弱吸收测试仪、1064 nm激光1-on-1损伤测试系统等,对HfO2薄膜的结构、光学性能、化学组分、吸收性能、抗激光损伤特性和损伤形貌等进行了表征和分析。当沉积温度为200 ℃时,所制备的HfO2薄膜为单斜多晶结构,晶粒尺寸约为10 nm。随着氧分压升高,薄膜的氧化程度随之增大,由化学计量比缺陷主导的薄膜1064 nm弱吸收系数变小,同时薄膜结构变得疏松,折射率随之降低。深入研究后发现,在采用反应电子束蒸发技术制备HfO2薄膜时,提高氧分压有助于抑制膜内纳米吸收缺陷和基底亚表面裂纹,提高HfO2薄膜抗1064 nm激光损伤阈值,对制备出基于HfO2薄膜的高性能光学元器件具有重要的参考价值。

采用标准的液晶显示屏基板制备工艺制备出铟镓锌氧薄膜晶体管（IGZO-TFT）,通过调节IGZO薄膜工艺中氧分压, 研究不同氧分压对TFT器件电学性能的影响。实验结果表明, 所有器件都展现出良好的电学特性, 随着氧分压从10%增加到50%, TFT的阈值电压由0.5 V增加到2.2 V, 而亚阈值摆幅没有发生变化。在栅极施加30 V偏压3 600 s后, 随着氧分压的增加, 阈值电压向正向的漂移量由1 V增加到9 V。经过分析得出高氧分压的IGZO-TFT器件中载流子浓度低, 建立相同导电能力的沟道时所需要栅极电压会更大, 阈值电压会增加。而在金属-绝缘层-半导体（MIS）结构中低载流子浓度会导致有源层能带弯曲的部分包含更多与电子陷阱相同的能态, 栅介质层(GI)会俘获更多的电子, 造成阈值电压漂移量较大的现象。

物理气象沉积的薄膜通常都有应力。为了防止高反膜应力破坏基底的面型, 采用数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的薄膜的应力进行了测量, 并讨论了影响光学介质薄膜应力的多种因素。使用了一种交替沉积HfO2和SiO2薄膜的技术路线, HfO2薄膜作为高折射率材料体现出张应力, SiO2薄膜作为低折射率材料体现出压应力。结果表明, 在稳定了很多实验条件的情况下, 通过调整镀膜时的充氧量和镀膜材料的蒸发速率实现了应力的平衡; 高反射薄膜有比较高的损伤阈值。

采用射频磁控溅射法，在K9 抛光玻璃基底上沉积氧化钒（VOx）薄膜，研究在其他参数保持不变时氧分压参量对薄膜的结构、表面质量及透光性能的影响。利用表面轮廓仪、X 射线衍射仪、原子力显微镜及分光光度计分别对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和紫外-近红外光透射率进行分析。结果表明，制备的VOx薄膜的晶相随氧分压不同发生改变，调整氧分压在可见-近红外光区域可获得弱吸收的光学膜，但氧分压过高只能获得低的薄膜沉积速率，氧分压对薄膜表面粗糙度及晶体生长模式也有不同程度的影响。本文对实验结果进行了分析和讨论。

静脉采血, 分离并制备血红蛋白溶液, 用拉曼光谱方法观察不同pH时H+对血红蛋白-氧结合状态与能力的影响。 结果显示: 在514.5 nm激光的激发下, 当pH为7.4时, 随着氧分压降低, 血红蛋白在1 375, 1 562, 1 585和1 638 cm-1峰强均逐渐减弱, 其中以1 375和1 638 cm-1峰渐变最明显且相关性显著。 以氧分压为横坐标, 拉曼峰强为纵坐标, 对pH为5.7, 7.4和8.0时的血红蛋白在1 375和1 638 cm-1峰的强度及其氧分压进行线性拟合, 结果显示2处的拟合效果均良好, 拉曼峰强度/氧分压的斜率关系表现为K8.0＞K7.4＞K5.7, 表明pH越低血红蛋白的氧亲和力越低, 越有利于向组织释放氧气。 研究表明, 应用拉曼光谱技术可检测血红蛋白与氧的亲和力, 通过对血红蛋白-氧亲和力的量化检测, 可以观察pH对血氧结合状态的影响, 为血氧分压的监测以及氢离子和二氧化碳等血氧亲和力调节因子调节能力的研究提供新的研究方法与理论基础。

利用电子束热蒸发技术在不同氧分压和烘烤温度下镀制了一系列TiO2单层膜，采用表面热透镜技术测量了样品在1064 nm处的弱吸收值，并用激光损伤测试平台测量了样品的抗激光损伤阈值(LIDT)特性。实验结果表明较高的氧分压和较低的烘烤温度能显著减小薄膜的吸收值。不过薄膜在基频下的损伤阈值除了受到薄膜吸收值的影响外，还取决于基底表面的杂质密度，当薄膜吸收较大时，本征吸收对损伤破坏起到主要作用；随着薄膜的吸收逐渐减小，基底表面处的缺陷吸收逐渐取代本征吸收成为影响薄膜损伤阈值的主导因素。

通过分析ZrO2薄膜电子束沉积时氧压、衬底转动及温度对薄膜相结构、晶粒尺寸和粗糙度的影响, 对ZrO2薄膜微结构特性与抗激光诱导损伤性能的关系进行了研究.ZrO2薄膜衬底无转动沉积时晶体以四方相为主, 而转动沉积时形成具有较高激光损伤阈值的单斜相结构.薄膜晶粒尺寸和粗糙度均随氧压的升高而减小, 四方相受氧压影响变化明显高于单斜相, 氧压的继续升高使多晶形态向非晶形态逐渐转变.多晶结构的损伤阈值随着晶粒尺寸的减小而增高, 薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高略有增加, 且多晶结构的损伤阈值明显要高于非晶结构, ZrO2薄膜损伤阈值(E)与粗糙度(σ)基本符合关系: Eσα=β(α=1.41, β=2.25).