氮化硅（Si3N₄）具有优良的力学、光学性能,所以氮化硅薄膜广泛用于制作红外探测器微测辐射热计的支撑层、绝缘层和表面钝化层。但是,PECVD制备的氮化硅薄膜的化学结构复杂,所以其化学结构对薄膜的物理性能的影响到目前依然未知。为此,本文利用FTIR与XPS相结合的方法,深入研究了PECVD氮化硅薄膜的化学结构,获得很有价值、且前人未报道的氮化硅薄膜的化学结构信息。本文系统研究了氮化硅薄膜的表面均匀性、沉积速率、光学带隙、薄膜应力、杨氏模量和硬度等。运用Tauc-Lorentz模型研究结果表明,随着硅烷流量的增大,折射率和沉积速率均逐渐增大,而光学带隙逐渐减小;运用纳米压痕仪测量结果发现低频氮化硅薄膜的杨氏模量增大,高频氮化硅薄膜的杨氏模量逐渐减小。最后,本文还通过改变高、低频条件,研究不同条件下薄膜的化学结构,发现薄膜物理性能的影响与其微观结构有密切地联系。本文重点运用XPS和FTIR等表征手段方法分析高频（13.56 MHz）、低频（380 kHz）条件下PECVD薄膜的微观结构,发现a-SiN_xH_y薄膜内部含有Si₃-Si-N, N₂-Si-H₂, Si₃N₄, H-Si-N₃四种基本结构单元;a-SiN_xH_y薄膜的内应力是通过曲率半径的方法测量,高频氮化硅薄膜主要表现为张应力,低频氮化硅薄膜表现为相对较大的压应力,同时研究发现改变薄膜的工艺条件,可以优化氮化硅薄膜的残余应力,结合红外光谱分析结果和残余应力的研究结果,发现Si₃-Si-N, H-Si-N₃结构和Si-Si键对氮化硅薄膜内应力具有明显地调制作用,而且多余悬挂的H原子将会使得氮化硅薄膜形成大量的空洞,Si原子镶嵌在空洞中,使得薄膜的残余应力发生改变。另外,本文发现在低频条件下制备的a-SiN_xH_y薄膜比高频条件下的a-SiN_xH_y薄膜具有膜厚均匀性好、沉积速率大、折射率大和光学带隙大等特点,但是相对而言,低频氮化硅薄膜的残余应力较大。由于低频条件下制备的a-SiN_xH_y薄膜的光学性能和力学性能可以随工艺参数调控,因此在光电子和微电子以及相关领域中将会有巨大的发展前景。