Sm-,2-O-,3-光學(xué)薄膜的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、本研究采用氯化釤為起始原料，探索性地在玻璃片和單晶硅基板表面采用溶膠-凝膠法和水熱法制備Sm2O3光學(xué)薄膜。采用XRD、AFM、分光光度計(jì)等分析手段研究了工藝因素對(duì)薄膜結(jié)晶取向、顯微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 以SmCl3·6H2O為起始原料采用溶膠-凝膠法，控制溶膠pH值為5.60～5.90，在玻璃基板表面制備了平整致密的Sm2O3薄膜。重點(diǎn)研究了保溫時(shí)間和熱處理溫度對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)在玻璃和

2、Si(100)基板上制備的Sm2O3薄膜分別表現(xiàn)出沿(110)和(311)晶面取向生長(zhǎng)的特征以及明顯的紫外吸收和可見(jiàn)光透過(guò)性；禁帶寬度約為3.53～3.56eV；Si(100)基板更適合生長(zhǎng)結(jié)晶良好的Sm2O3薄膜。隨熱處理溫度的升高，薄膜的取向生長(zhǎng)和結(jié)晶趨勢(shì)增強(qiáng)；薄膜在全波段對(duì)光的吸收也增強(qiáng)，薄膜的禁帶寬度變窄。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜的取向性、結(jié)晶性和光學(xué)性能均變好。較合適的制備Sm2O3薄膜的條件為：pH=5.7，熱處理溫度為35

3、0℃，熱處理時(shí)間為2h。此時(shí)薄膜表面形貌最好，定向生長(zhǎng)也最完整。 以SmCl3·6H2O為主要原料采用水熱法通過(guò)控制溶液的濃度和pH值，在玻璃基片和硅基片上可以制備出氧化釤薄膜。當(dāng)溶液中Sm3+濃度為0.03mol/L、pH=5.7，185℃保溫48h，可以制備出均勻、致密、無(wú)可視缺陷、外觀質(zhì)量較高的薄膜。所制備的薄膜表現(xiàn)出一定的定向生長(zhǎng)趨勢(shì)，且薄膜對(duì)紫外線有強(qiáng)烈吸收作用而對(duì)可見(jiàn)光有強(qiáng)烈增透作用。隨著水熱反應(yīng)溫度的升高，薄膜的取