【摘 要】
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本研究采用氯化钐为起始原料，探索性地在玻璃片和单晶硅基板表面采用溶胶-凝胶法和水热法制备Sm2O3光学薄膜。采用XRD、AFM、分光光度计等分析手段研究了工艺因素对薄膜结晶取
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本研究采用氯化钐为起始原料，探索性地在玻璃片和单晶硅基板表面采用溶胶-凝胶法和水热法制备Sm2O3光学薄膜。采用XRD、AFM、分光光度计等分析手段研究了工艺因素对薄膜结晶取向、显微结构和光学性能的影响。主要研究内容和成果如下：
以SmCl3·6H2O为起始原料采用溶胶-凝胶法，控制溶胶pH值为5.60～5.90，在玻璃基板表面制备了平整致密的Sm2O3薄膜。重点研究了保温时间和热处理温度对薄膜结构和光学性能的影响。发现在玻璃和Si(100)基板上制备的Sm2O3薄膜分别表现出沿(110)和(311)晶面取向生长的特征以及明显的紫外吸收和可见光透过性；禁带宽度约为3.53～3.56eV；Si(100)基板更适合生长结晶良好的Sm2O3薄膜。随热处理温度的升高，薄膜的取向生长和结晶趋势增强；薄膜在全波段对光的吸收也增强，薄膜的禁带宽度变窄。随着保温时间的延长，薄膜的取向性、结晶性和光学性能均变好。较合适的制备Sm2O3薄膜的条件为：pH=5.7，热处理温度为350℃，热处理时间为2h。此时薄膜表面形貌最好，定向生长也最完整。
以SmCl3·6H2O为主要原料采用水热法通过控制溶液的浓度和pH值，在玻璃基片和硅基片上可以制备出氧化钐薄膜。当溶液中Sm3+浓度为0.03mol/L、pH=5.7，185℃保温48h，可以制备出均匀、致密、无可视缺陷、外观质量较高的薄膜。所制备的薄膜表现出一定的定向生长趋势，且薄膜对紫外线有强烈吸收作用而对可见光有强烈增透作用。随着水热反应温度的升高，薄膜的取向生长和结晶趋势增强；薄膜对紫外的吸收和对可见光的透过均增强，禁带宽度增加。当热处理时间小于48h时，随着时间的延长，Sm2O3薄膜取向度提高，生长更致密均匀。当热处理时间超过48h后，晶粒尺寸反而下降；Sm2O3薄膜的禁带宽度也随着热处理时间的变化而变化，其变化趋势与晶粒尺寸的变化正好相反。
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