硫化锌是ⅡB-ⅥA族化合物,化学气相沉积硫化锌（CVDZnS）具有较高红外透过率及良好的力学、光学等综合性能,经过热等静压透明化处理获得的多光谱CVDZnS透射范围更宽（0.35-13 μm）,广泛应用于中、远红外制导的热成像系统中。化学气相沉积（CVD）是目前生长硫化锌体材料主流制备技术。化学气相沉积制备的原生CVDZnS多晶沿生长方向出现颜色明暗变化的分层现象,严重影响光学透射均匀性。热等静压透明化处理后的多光谱CVDZnS残余应力大,严重影响红外热成像质量。本课题研究原生CVDZnS分层和多光谱CVDZnS残余应力的形成机理,获得提升光学性能的工艺控制方法。UV/VIS/IR和FT-IR光谱仪分析原生CVDZnS分层对透过率影响,测试结果表明:分层主要影响原生CVDZnS可见光和近红外波段的透射均匀性,可见光波段透过率由于分层可相差15%以上。因此,分层是基于光学散射和吸收不一致导致透过率差异而形成的现象。系统研究了影响原生CVDZnS分层透射均匀性的原因,多项测试结果表明:多晶中六方相对分层透射均匀性影响较小;多晶中微观缺陷造成的散射对分层透射均匀性存在一定影响;原生CVDZnS分层锌硫配比介于1.01～1.07,分层之间存在比较明显的光学吸收差异,是影响分层透射均匀性的主要原因。CVDZnS分层形成机理是化学沉积过程中锌硫配比随时间发生变化,不能保持稳定。根据化学气相沉积动力学原理,通过提升化学反应物浓度稳定性抑制原生CVDZnS分层,即通过稳定锌蒸发量和H2S气体流量等主要工艺控制方法实现。抑制分层实验结果表明分层得以有效控制,透过率及透射均匀性显著提升。研究对比了原生CVDZnS和多光谱CVDZnS的残余应力,应力双折射测试结果表明:CVDZnS残余应力小、分布均匀性良好;多光谱CVDZnS残余应力大、分布均匀性较差。CVDZnS多晶残余应力形成机理是在制备和热等静压透明化处理过程中存在温度梯度,因而存在热应力。多光谱CVDZnS的退火热处理研究实验样品为475×475×18 mm和165×120×10 mm两主要批次。实验结果表明:与直接堆叠多光谱CVDZnS和施加强迫对流的退火条件相比,采用特殊结构样品室将多光谱CVDZnS分开和密闭空间自然对流等退火条件,能使残余应力释放效果更显著、分布更均匀。在常压、退火温度700～750℃条件下,160 h保温时间结合冷却速率＜5～7℃/h的退火工艺降低475×475×18 mm批次多光谱CVDZnS残余应力数值至10 nm/cm以下,100 h保温时间结合冷却速率＜13～15℃/h的退火工艺降低165×120×10 mm批次多光谱CVDZnS残余应力数值至15 nm/cm 以下。热等静压原位退火工艺降低165×120×10 mm批次多光谱CVDZnS残余应力大小至7 nm/cm左右,残余应力释放更为显著。与常压退火比较,热等静压原位退火降低残余应力更有效,且压缩时间,为优选控制方法,该尺寸样品优选工艺为:950～1000℃/130～150 MPa 恒温 40～60 小时,560～610℃/90～100 MPa 恒温 30～40 小时两段恒温,结合10～15℃/h降温速率降至室温。