基于氮化硅薄膜和法布里-珀罗腔的光力系统在量子物理及精密测量等领域具有重要的应用价值。氮化硅薄膜机械振子共振频率的实时可调对于控制薄膜与光场的相互作用非常重要。提出并实验验证了利用高频非共振激励调控薄膜振子共振频率的方法。通过建立高频非共振激励下薄膜振子频率响应模型，搭建光纤干涉仪实时监测薄膜振子的运动情况，发现通过调节激励电压幅度可以有效地调控薄膜振子的共振频率，同等激励强度下基模共振频率的漂移量比高阶模大。同时利用该方法对薄膜振子的共振频率进行了稳频，使其漂移率为未加激励时的1/200。该方法为薄膜振子的频率稳定、研究机械模式间线性和非线性耦合以及多模腔光力相互作用等打下了技术基础。

基于相同点位分别测试了TFT白点色度均匀性(WCU)和各层氮化硅(SiNx)膜厚, 并分析了二者的关联性, 发现TFT WCU与栅极绝缘层(GI)和第二绝缘层(PVX2)两层的相关性较大, 而与厚度最薄, 折射率最大的第一绝缘层(PVX1)最不相关; 提出了降低GI层剩余厚度避免低速沉积GI(GL)的残留和降低PVX2膜层厚度以提升面内均一性的改善方案, 最终使得产品的TFT WCU均值降低约0.000 7; 最大值由改善前的0.007 0降至改善后的0.005 2, 满足了最大值≤0.005 5的目标值, 改善效果明显。

为了制备高质量氮化硅薄膜, 采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)进行氮化硅的气相沉积, 讨论了工艺参数对薄膜性能的影响, 验证设备工艺均匀性和批次间一致性。通过高低频交替生长低应力氮化硅薄膜, 并检测薄膜应力, 对工艺进行了优化, 探索最佳的高低频切换时间。研究了 PECVD氮化硅薄膜折射率、致密性、表面形貌等性质, 制备出了致密的氮化硅薄膜。研究结果表明, PECVD氮化硅具有厚度偏差小、折射率稳定等特点, 为其在光学等领域的应用打下了基础。

基于多靶射频磁控溅射技术, 结合快速光热退火后处理制备了Sb掺杂Si3N4基Si量子点(Si-QDs)薄膜。采用透射电镜、掠入射X射线衍射、拉曼光谱和光致发光光谱等手段对薄膜的微结构和发光特性进行了研究, 分析了Sb掺杂对Si-QDs薄膜的微结构和发光特性的影响规律.结果表明, Sb掺杂表现出明显的诱导晶化作用.掺杂的Sb有助于Si原子在Si3N4基质中的扩散并形成Si-QDs.随着Sb掺杂量的增加, Si-QDs的尺寸逐渐增大, 薄膜的结晶率Xc有效提高, 其PL谱峰随之增强, 谱峰的半高峰宽逐渐变窄; 由于Si-QDs尺寸的增加还导致PL发光谱峰位产生红移.

为了获得应用于AlGaAs 激光器上的优异的氮化硅薄膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)低温条件下在GaAs 衬底上制备了不同参数的氮化硅薄膜，利用光学膜厚仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对薄膜残余应力、表面形貌、折射率等进行了分析。结果表明，薄膜的残余应力随沉积功率的增加而变大；随气压先降低后变大，在200 Pa 时仅为6 MPa。薄膜的表面粗糙度随功率的提高而变大；随气压的提高而减小。功率和气压对薄膜的折射率影响不大，均在2.0~2.2 之间。薄膜中氢的存在形式为N-H 键。选择合适的功率和气压，可以在低温下获得极低应力和优异表面形貌的氮化硅薄膜。

采用双极脉冲磁控反应溅射法在不同参数条件下制备了一系列氮化硅薄膜。利用数字式显微镜和紫外-可见光光谱仪研究了沉积薄膜的表面形貌及其光学带隙，利用共焦显微拉曼光谱仪比较了硅衬底、氮化硅薄膜退火前后的拉曼光谱。结果表明，氮气流量对薄膜的光学带隙影响较大，制备的薄膜主要为富硅氮化硅薄膜。原沉积薄膜的拉曼光谱存在明显的非晶硅和单晶硅峰，退火处理后非晶硅峰减弱或消失，表明薄膜出现明显的结晶化; 单晶硅峰出现频移现象，表明薄膜中出现硅纳米颗粒，平均尺寸约为6.6 nm。

在光谱椭偏测量中，玻璃基底的背反射会给测量结果造成较大影响。针对平板显示器件玻璃基底表面氮化硅镀膜进行了椭偏测量和模型计算。采用相干背反射模型“空气基底空气”计算并拟合得到与厂商数据符合较好的玻璃基底折射率。对氮化硅薄膜采用Tauc Lorentz色散模型进行了分析拟合，讨论了薄膜与基底界面层、表面粗糙度对光学常数及模型拟合的影响，表明在薄膜与基底间晶格失配的情况下，界面层的引入对改善拟合度是必要的。给出了薄膜体系的光学常数、薄膜结构的分析结果。

采用PECVD法制备了氮化硅薄膜，探讨了沉积参数对氮化硅薄膜折射率的影响和衬底温度对氮化硅薄膜形貌和成分的影响规律。结果表明，不同的NH3流量可改变反应腔体内的氮硅比，对氮化硅的折射率，即减反射性能影响较大；衬底温度是影响氮化硅薄膜形貌和成分的主要因素；在衬底温度达到400℃时，形成了白色团状或岛状的氮化硅膜。

氮化硅(SiNxH)薄膜通常用作微测辐射热计焦平面阵列的支撑层、绝缘或隔热层。通过射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备了富硅型(0.80≤x≤1.16)氮化硅薄膜，利用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外透射光谱(FTIR)分析了薄膜的微观结构。发现薄膜内部保存了Si3N4基本结构单元，除此之外，波数位于790，820和950 cm-1的Si-N键的伸缩振动峰分别对应为Si3-Si-N，N2-Si-H2，及H-Si-N3结构单元；运用曲率方法测量了不同硅烷(SiH4)流量条件下制备的氮化硅薄膜样品的残余应力，发现薄膜应力一般表现为张应力，但随着硅烷流量的增大，薄膜的张应力减小。理论分析发现，H-Si-N3结构单元使薄膜呈现张应力，而Si3-Si-N结构单元以及Si-Si 键相对地表现为压应力。因此，通过优化制备工艺，获取理想的薄膜微观结构，能更理性地调控薄膜的残余应力。

为了研究纳米硅镶嵌氮化硅薄膜材料的被动调Q特性，采用射频磁控反应溅射法结合热退火处理在单晶硅衬底上制备该薄膜，用该样品作为可饱和吸收体，在凹－平腔中实现了氙灯抽运Nd∶YAG激光器的被动调Q运转，在抽运重复频率1Hz情况下获得脉宽最小可达19ns的调Q单脉冲输出。并且研究了该薄膜结构特性、激光器参数，如抽运电压、腔长对调Q脉冲输出性能产生的影响。在此基础上，对实验现象产生的原因做了分析讨论。结果表明，纳米硅镶嵌氮化硅薄膜有一定的调Q效果，具有潜在的研究及应用价值。