非制冷红外探测器一直以来都是红外探测领域关注的焦点，作为探测器核心的热敏材料的研究和探索就成为该领域的重中之重。近年来，氧化钛薄膜（TiOx）由于其良好的热稳定性和化学稳定性，宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便等优异性能已经作为一种新型的热敏材料这方面的应用开始受到关注。本论文基于氧化钛薄膜的微观结构和光电特性分别从理论和实验两方面对其进行了研究，采用直流反应磁控溅射方法在不同的工艺条件下制备了氧化钛薄膜，研究了制备条件对氧化钛薄膜微观结构和光电特性的影响和联系。本论文的研究内容主要有以下几方面：（1）研究溅射功率对薄膜微观结构和宏观特性的影响，结果表明：溅射功率对薄膜沉积速率影响较大、随着功率提高薄膜沉积速率加快、薄膜结晶度越来越好、氧化钛薄膜光学透过率减小、带隙值减小。随着溅射功率升高，溅射出的粒子能量高，导致颗粒在薄膜表面迁移率较高，从而使薄膜更加稳定有序生长，提高了薄膜中载流子迁移率，进而使得薄膜电阻率降低；（2）常温下溅射制备氧化钛薄膜，分析氧化钛薄膜的微观结构和宏观光电特性。实验表明，常温溅射制备的氧化钛薄膜为非晶态结构，由于薄膜颗粒较小发生量子尺寸效应导致薄膜光学带隙较大，相对于高温溅射制备的结晶态薄膜出现蓝移现象。由于非晶态的制备过程导致薄膜中缺陷较多，电子迁移率较低，薄膜电阻率高，但激活能低，电阻温度系数（TCR）比高温制备的氧化钛薄膜小；（3）对氧化钛薄膜进行钒掺杂，研究钒掺杂对氧化钛薄膜微观结构和宏观光电特性的影响。结果表明钒掺杂并未导致氧化钛薄膜晶型结构改变，钒掺杂有利于氧化钛薄膜结晶，掺杂后薄膜光学带隙变小，钒掺杂可以一定程度增加氧化钛薄膜的TCR，超过一定掺杂浓度后TCR值不再增大反而会变小，真空中退火后钒掺杂氧化钛薄膜的方阻值和TCR比未掺杂氧化钛薄膜小；氧气中退火钒掺杂氧化钛薄膜方阻值较未掺杂氧化钛薄膜降低很多，同时TCR增大。