高速飞行器的光电窗口对于探测器至关重要,易受高能武器的干扰,因此高能武器防护技术就极其重要。热致变色薄膜由于具有瞬时高温特性,可以镀制在红外罩表面,由透明变为不透明,从而保护光电探测器。随着战场环境复杂化,整流罩等窗口由平面向共形过渡,共形整流罩能以流线型平滑地延伸到信号平台,降低空气阻力。实现共形整流罩表面均匀沉积,具有重要的研究意义。此外,在高温超导领域,氧化钒电阻随温度变化特性能够用于高温超导带材的失超保护层,低温下具有高电阻,起绝缘作用,稳定磁场;失超导致温度升高时,电阻变小,膜层呈导体性能,引出电流从而降低热量。本文以氧化钒薄膜为主线,研究其在高温红外光学调制和低温电阻变化的性能,根据不同的应用需求设计完成了不同的解决方案,丰富了氧化钒的应用,同时对氧化钒薄膜不同价态间的转换对性能的影响进行了实时监控。具体过程和主要结论如下:首先,研究了氧化钒薄膜在沉积过程中氧气流速、沉积时间和沉积温度等参数对红外光学性能的影响。不同氧气流速下制备的氧化钒薄膜含有VO2和V2O5两种成分,随着氧气流速的增大,V2O5成分逐渐增多,导致薄膜的红外光学透过率和光学调制性能均降低,调制性能由0.2 sccm时的42.13%降低到2.0 sccm时的20.26%。而薄膜沉积时间的增加同样能够促进薄膜中V2O5成分的生成,不同的是氧化钒薄膜在透过率和光学调制变化的同时相变温度维持在一定的区间,能够更好的应用不同需求背景。温度和偏压能够为VO2的生成提供结晶所需的能量,过低能量下薄膜虽光学透过率可达90%,但不具备调制性能,过高的能量透过率和调制性能均降低,500℃和-120 V制备的氧化钒薄膜具有76.50%的光学调制性能。其次,制备后的薄膜做进一步的退火研究。在空气环境下退火时,由于氧气的存在,使得薄膜中的VO2成分易氧化成V2O5,薄膜光学调制性能几乎消失。而600℃氮气保护下的退火薄膜中生成了V6O13成分,该结构室温处于低透过率状态,薄膜光学透过率衰退。真空环境500℃退火同样出现V6O13成分。氮气环境下500℃退火,既能排空氧气,也能避免V6O13的生成,获得了～64%的光学调制性能。变温Raman和FTIR的结果表明,随着温度升高,薄膜先发生可逆VO2相变,然后高温下发生不可逆V2O5分解,与光学透过率的可逆和不可逆的变化相对应。同时利用过滤阴极真空电弧沉积系统研究氧分压、膜厚和基底材料等对氧化钒薄膜低温电学性能的影响,实现了室温下制备具有几个数量级变化的氧化钒薄膜。再次,在共形整流罩表面沉积均匀的功能膜层,基于Knudsen空间粒子的余弦分布定律,结合共形样件的特点,建立共形表面任意一点沉积速率模型。模拟计算不同靶基距、靶源刻蚀环尺寸和余弦修正因子对共形表面沉积速率的影响,同时建立了步进停留时间、沉积速率和膜层非均匀性之间的关系,实现目标均匀性下沉积的参数设计。基于模拟结果和氧化钒沉积参数,设计建造一台共形均匀镀膜沉积设备,经验证后,膜层非均匀性<3%,通过红外透过率对比,膜层具有光学调制性能。最后,通过镀膜前后Ic测试,前后无变化说明沉积过程超导带材性能稳定。将氧化钒薄膜沉积在超导带材上,搭建测试平台实现薄膜纵向电阻变化表征。经过镀膜前后局部加热时超导带材中的电压-电流测试,验证了氧化钒薄膜在低温时具有高阻特性,能够阻止层与层之间的电流流动,而在局部温度升高时,电阻降低,使电流流过氧化钒膜层,所制备的氧化钒既有绝缘体又有金属的功能,能够应用于高温超导线圈的失超保护。