阴离子溶液温度对三氧化二铁薄膜电子结构及线性/非线性光学特性的调控机制研究

《Optical Materials》：Role of Anionic Solution Temperature on the Electronic, Linear/Nonlinear Optical Properties and Dispersion Parameters of Iron (III) Oxide Thin Films

本文系统研究通过SILAR（连续离子层吸附反应）方法在不同阴离子溶液温度（50/60/70°C）下沉积Fe2O3薄膜的电子结构（X射线吸收谱）、线性/非线性光学特性（光学带隙、非线性折射率）及色散参数（单振子模型）。创新性揭示了溶液温度对薄膜形貌（FE-SEM）、Urban能量值和Sellmeier振子参数的调控规律，为过渡金属氧化物在可持续清洁能源器件（太阳能电池、锂离子电池）中的应用提供理论依据。

　　

沉积Fe₂O₃薄膜

采用氢氧化钠（NaOH）和三氯化铁六水合物（FeCl₃·6H₂O）沉积Fe₂O₃薄膜。该盐类因水溶性高、易制备均质溶液、成本低且化学稳定性好而被优选。此外，三氯化铁的水解动力学为SILAR方法的层层沉积机制提供了适宜环境。文献表明该盐类广泛用于Fe₂O₃薄膜合成。

Fe₂O₃薄膜的电子特性

3d过渡金属氧化物的电子特性深受其3d电子与邻近原子价电子间复杂相互作用的调控。这些电子相互作用对晶格内短程局部原子环境高度敏感。X射线吸收谱（XAS）中，K边吸收过程源于1s核电子向费米能级以上未占据态的激发。对铁而言，所有...

结论

通过SILAR方法在阴离子溶液温度（50°C、60°C和70°C）下沉积了非晶态Fe₂O₃薄膜。薄膜表面呈多孔结构，且随着阴离子溶液温度升高，沉积效果改善，颗粒间相互连接。Fe K边XAS光谱中观察到的光谱位移和特征与铁3d电子和氧2p轨道间的相互作用直接相关，凸显了杂化在决定电子...