二氧化铪薄膜具有较高的介电常数和较大的禁带宽度，在紫外-可见光-近红外光谱范围内有着良好的透过率，因此在光学器件及半导体器件中有着较为重要的应用，特别对于抗激光损伤薄膜，二氧化铪较低的吸收系数使其成为高折射率材料的首选。但是，作为一种相变材料二氧化铪在经历由低温到高温的过程中会导致薄膜的结构、光学、电学及热学性质发生改变，严重影响器件的稳定性。同时，在激光器不断向超快超强方向发展的今天，对薄膜激光损伤阈值提出了更高的要求，因此本研究希望通过改善薄膜材料性质和优化膜系结构两个方面来提高薄膜的抗激光损伤性能。得到的主要实验结果如下:　　1)采用电子束蒸发法以氧化钇(Y2O3)稳定氧化铪(HfO2)镀膜材料作为单一蒸发源制备出Y2O3掺杂HfO2(YDH)薄膜，所得薄膜并未出现成分偏析现象，使双元氧化物薄膜的制备精确性和重复性得到了提高。就制备YDH薄膜而言，该方法优于传统的双源电子束共蒸发法。　　2) Y2O3掺杂对薄膜结构、光学及热学性质有较大的改善。实验结果表明Y2O3的掺入使HfO2薄膜在较低制备温度下(160℃)就出现了高温稳定的立方相，并且在一定程度上提高了薄膜的禁带宽度，降低了薄膜折射率和弱吸收值。退火过程有助于进一步提高薄膜的结晶性，禁带宽度Eg和折射率也出现相应的变化，且薄膜应变随退火温度升高呈现出减小趋势。此外，薄膜禁带宽度随着晶粒的长大而展宽，是一种反常的量子尺寸效应。　　3) YDH薄膜抗激光损伤性能优于HfO2薄膜。薄膜损伤阈值随着Y2O3掺杂量的增加而增大，且退火过程会进一步提高薄膜抗激光损伤性能。对薄膜损伤形貌进行的分析表明，YDH薄膜的热力学性质随掺杂量及退火温度的变化而改变。同时，我们通过实验证实，氧空位缺陷是激光诱导薄膜损伤的因素之一，它会在YDH薄膜价带和导带间引入缺陷能级，当与超快激光相互作用时，会使多光子电离的发生概率大大增加，并由此导致雪崩离化的发生，给薄膜造成不可逆损伤。　　4) Al2O3的掺入对HfO2薄膜结构和光学性质的影响。由于离子半径的较大差异，掺入与Y2O3同为三价金属氧化物的Al2O3在退火前并不能使HfO2薄膜得到相稳定。但是由于在折射率和禁带宽度上的巨大差异，使得Al2O3-HfO2双元氧化物薄膜的Eg和n在较大范围内连续可调。以此为基础，完成了折射率呈梯度变化的渐变折射率薄膜的制备。与多层结构薄膜相比，渐变折射率薄膜消除了高低折射率材料的界面，减少了薄膜缺陷的来源，因此，其激光损伤阈值也高于HfO2-Al2O3-HfO2多层结构薄膜。　　5) Al2O3-HfO2双元氧化物薄膜的热稳定性研究。大部分AH-n样品在退火后仍呈现无定形态，而样品AH-15在600℃退火后却出现了立方相衍射峰，且薄膜折射率也出现了一定的变化。同时，渐变折射率结构薄膜结构在退火前后基本保持一致，而HfO2-Al2O3-HfO2三层薄膜则由于HfO2和Al2O3在结构和物理性质上的差异导致Al2O3中间层出现了明显的断裂现象。因此渐变折射率薄膜的结构热稳定性要优于多层结构薄膜，这也是渐变折射率薄膜抗激光损伤性能高于多层结构膜系的原因之一。