采用射频磁控溅射法在石英衬底和硒化锌衬底上制备了碲化铋薄膜，分别研究了薄膜厚度、退火温度对薄膜微观结构和光电性能的影响。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和冷场发射扫描电子显微镜，分析了薄膜结构、成分和形貌。结果表明，退火有利于薄膜的结晶，且不改变晶体的择优取向。傅里叶变换红外光谱测试结果表明，在石英衬底和硒化锌衬底上沉积的薄膜，光学透过率随着薄膜厚度和退火温度的增加而减小，在硒化锌衬底上沉积的薄膜透过波段比石英长，且光学透过率更加稳定。霍尔效应测试结果表明，随着薄膜厚度和退火温度的增加，薄膜的电阻率逐渐减小，最小为1.448×10^-3 Ω·cm，迁移率为27.400 cm²·V^-1·s^-1，载流子浓度为1.573×10²⁰ cm^-3。在石英衬底上沉积的15 nm厚的Bi₂Te₃薄膜，在1~5 μm波段的透过率达到80%，退火200 ℃后透过率达到60%，电阻率为5.663×10^-3 Ω·cm。在硒化锌衬底上沉积相同厚度的薄膜，在2.5~20 μm波段的透过率达到65%，200 ℃退火后透过率达到60%，薄膜电阻率为9.919×10^-3 Ω·cm。制备的Bi₂Te₃薄膜具有优良的光电特性，是红外透明导电薄膜领域理想的候选材料之一，在红外光电子学芯片制备领域有较好的应用前景。

利用射频磁控溅射法制备了掺铒Ga₂O₃薄膜，研究了不同氧化铒靶溅射功率和不同退火温度下薄膜的发光特性，发现在氧化铒靶溅射功率为40 W以及退火温度达到600 ℃时薄膜显示出良好的光致发光强度。为了有效避免直接蚀刻掺铒薄膜层导致的表面粗糙等问题，设计了沟道型以及脊型掺铒Ga₂O₃薄膜波导结构，并使用紫外光刻和等离子蚀刻技术制备相应的平面波导，使用截断法测得4 μm宽的掺铒Ga₂O₃波导在1 310 nm处的光学损耗最小为1.26 dB/cm。实验结果表明掺铒Ga₂O₃波导作为片上光学放大器件具有良好的应用前景。

采用射频磁控溅射方法在不同的溅射功率下制备了掺杂Ga元素的ZnO透明导电薄膜材料(ZnGa₂O₄, GZO)，在GZO薄膜的制备过程中，溅射功率会对样品的组分配比产生影响，从而导致GZO薄膜的性能产生差异。文中利用皮秒激光诱导击穿光谱技术（PS-LIBS）对GZO薄膜进行了微烧蚀分析，对GZO薄膜的关键元素浓度比进行了快速定量分析研究。结果表明GZO薄膜的光学性能与元素谱线强度比之间存在一定的联系，随着溅射功率的增加，Zn/Ga的谱线强度比值与浓度比呈现出一致的变化，Ga元素的含量与样品的禁带宽度变化一致。同时，使用玻耳兹曼斜线法与斯塔克展宽法对等离子体温度与电子密度进行了计算。所有结果表明，PS-LIBS技术可以实现GZO薄膜关键组分配比的快速分析，为磁控溅射法制备GZO薄膜的工艺现场的快速性能分析、制备参数的实时优化提供了技术参考。

采用高真空射频磁控溅射法在硅Si（111）衬底上沉积氧化镓（β?Ga₂O₃），开展了溅射温度对Ga₂O₃微观结构及光学性能影响的研究，利用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱仪等测试手段对Ga₂O₃晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征分析。实验结果表明，在高纯Ar气环境下，所沉积的Ga₂O₃形貌差异与不同溅射温度下Ga₂O₃生长机理有关，当溅射温度达到300 ℃时，Ga₂O₃发生热分解，形成金属Ga团簇；当溅射温度达到400 ℃时，金属Ga团簇作为催化剂触发Ga₂O₃纳米线的自催化生长。光致发光（PL）光谱中，Ga₂O₃样品在300~700 nm波长范围内显示出4个位于紫光、蓝光、绿光区域的发射峰，在溅射温度为400 ℃下形成的Ga₂O₃纳米线发射峰显著增强，并且发生轻微的蓝移，纳米结构中较大的比表面积以及量子尺寸效应对Ga₂O₃的荧光发射（PL）性能具有重要影响。拉曼光谱（Raman）显示，随着溅射温度升高，Ga₂O₃晶体质量有所提高；在溅射温度为400 ℃下形成的纳米线出现新的拉曼振动模式，并且发生18 cm^-1的蓝移。