尖晶石结构锰钴镍氧(Mn-Co-Ni-O)材料是一种具有优异的负电阻温度系数的过渡族金属氧化物材料，在非制冷红外探测器、温度传感器、整流器、磁电耦合器件等方面有着广阔的应用前景。近年来，人们发展的化学溶液法在制备单一立方相尖晶石结构Mn-Co-Ni-O薄膜材料方面取得了突破，使Mn-Co-Ni-O器件的集成化应用成为可能，并有力促进了有关Mn-Co-Ni-O材料光、电、磁性质的基础研究。磁控溅射方法是一种重要的无机薄膜材料制备方法。相比化学溶液法而言，磁控溅射法具有制备效率高、参数控制精确、便于与硅工艺集成等优势，然而多数报道的磁控溅射法制备Mn-Co-Ni-O薄膜的电学性能不及化学溶液法薄膜及陶瓷材料。因此，有必要发展高质量Mn-Co-Ni-O薄膜的磁控溅射制备方法，研究薄膜的光学、电学性质和器件物理。本论文主要开展了Mn-Co-Ni-O薄膜材料的磁控溅射制备，光学、电输运性质的研究，以及器件物理的研究。具体可展开为以下几个方面。1.磁控溅射法制备(220)择优取向Mn1.4Co1.0Ni0.6O4(MCN)薄膜：基于磁控溅射法，采取不同溅射功率(80W,100W,120W)，通过先溅射膜层后进行热退火处理的方式在非晶氧化铝衬底上制备了Mn1.4Co1.0Ni0.6O4薄膜。发现在后退火温度为750℃时，随着后退火时间的延长，薄膜呈现出(220)高度择优取向。薄膜的择优取向与溅射条件和后退火处理过程有关。初步阐明了薄膜择优取向和溅射氛围间的关系。2. Mn1.4Co1.0Ni0.6O4(MCN)薄膜的电学性质研究：研究了不同溅射功率(80,100,120W)下制备Mn1.4Co1.0Ni0.6O4薄膜的微观形貌、结构和电学性质。发现原位溅射薄膜在295K下电阻率约为930-1100Ω cm，小极子跳跃指数分别为0.23,0.47,0.36；而在经历了750℃，90min的退火处理后，薄膜的室温电阻率下降了约70%，激活能下降了约6%，薄膜的阻值重复率提高，小极子跳跃指数均为0.5左右，符合变程跃迁模型。研究了不同后退火处理条件下材料的电学性质，发现在后退火时长超过18分钟时，薄膜在300K下的电阻率稳定在220Ω cm左右，负电阻温度系数约为-3.7%K-1@300K。3. Mn1.4Co1.0Ni0.6O4(MCN)薄膜的光学性质研究：对原位溅射和后退火Mn1.4Co1.0Ni0.6O4薄膜进行了XPS谱分析。结果表明，后退火薄膜的氧元素化学计量比得到改善，Mn4+/Mn3+比值增加了43%。使用光谱型椭偏仪研究了样品的中红外及紫外-可见-近红外光学性质。由中红外光学性质拟合可得静态电荷的绝对值由退火前的1.84增加到退火后的2.23，证实了XPS谱的结果。使用双Lorentz+Tauc-Lorentz模型拟合椭偏数据获得了300-1000nm范围内的光学常数。其中，MCN薄膜材料中1.7eV附近的光子吸收峰可能归因于O2-(2p)到Mn4+(3d)轨道的电荷转移跃迁；而2.4-2.6eV的吸收峰可能归因于O2-(2p)到Co2+(3d)的电荷转移跃迁；3.5-4.0eV的吸收峰则可能归因于O2-(2p)到Mn3+(3d)的电荷转移跃迁。4. Mn1.4Co1.0Ni0.6O4(MCN)薄膜器件电流噪声及器件性能研究：在大气下进行适当后退火处理，可使MCN材料的低频噪声特性得到一定改善。经过18~90分钟后退火处理的薄膜，其归一化噪声因数(γ/n)的量值在(2~6)×10-21cm3量级。制作了MCN薄膜热敏探测器，研究了其响应率(RV)、探测率(D*)随频率变化的关系。在295K，±10V偏压下，器件响应率RV约为9.5V/W@10Hz；D*约为0.21×107cm·Hz0.5/W@10Hz。若改进器件设计并应用微桥结构，估算其性能可达：RV~1.8×104V/W, D*~0.63×109cm Hz0.5/W@10Hz。5.薄膜型Mn-Co-Ni-O热敏器件工艺及性能研究：采用干湿法结合的刻蚀工艺，制作了锰钴镍氧薄膜热敏探测器。通过双面掩膜的方式，制得了浸没式探测器。室温下，浸没式器件响应率为4.4103V/W@10Hz，探测率达5108cm Hz0.5/W@10Hz，时间常数18ms。制作了基于锰钴镍铜氧薄膜的红外探测器。器件典型时间常数为20-40ms。器件D*依次为3.6×106,4.3×106,5.7×106和8.3×106cm·Hz0.5W-1@11Hz (x=0,0.08,0.16,0.24)。Cu的增加使得老化过程中器件阻值变化量增加，而通过适当的高温热处理，可提高其阻值稳定性。