稀土掺杂荧光薄膜的发光性能与薄膜所经历的后退火处理密切相关。 为了解退火对磁控溅射制备的Y₂O₃:Eu³⁺薄膜发光性能的影响, 在三种不同的工艺条件下, 采用射频磁控溅射方法制备了三组厚度100多纳米的Y₂O₃:Eu³⁺薄膜样品, 并在氧气气氛和常压条件下对每组的四个样品分别进行室温、 700、 900和1 100 ℃的2 h退火处理。 样品的X射线衍射谱(XRD)、 电子能量色散谱(EDS)、 光致发光(PL)及其激发光谱的测量结果表明, 虽然薄膜是在不同条件下溅射得到的, 但经相同的退火处理后, 它们的发光和结构却都呈现出相同的变化规律。 首先, 薄膜荧光的主激发机制不受退火温度的影响, 都是波长为252 nm的电荷转移激发。 其次, 700 ℃退火处理仍不能有效地改变薄膜的弱发光性能; 当退火温度达到900 ℃时, 伴随着薄膜中立方相晶粒的增大, 发光强度也得以显著提升, 薄膜在252 nm光激发下发射出中心位于612 nm的立方相特征主峰; 当薄膜经历1 100 ℃退火处理后, 膜内发生了从立方相到单斜相为主的结构相变, 此时, 膜中Eu对Y的原子数含量比被明显降低至0.05%左右, 但光发射效率和强度却得以提高, 发射光谱呈现出以⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁的623 nm为主峰的单斜相强发光特征, 同时, ⁵D₀→⁷F₁磁偶极跃迁的发光也比立方相的明显增强。 这些结果可归因于发光中心Eu³⁺在单斜结构中占据了更多的非中心对称格位, 以及高温退火导致薄膜较好的结晶度。 另外还发现, 立方相Y₂O₃:Eu³⁺的 ⁵D₀→⁷F₀电偶极跃迁581 nm发光峰很弱, 而单斜相Y₂O₃:Eu³⁺在该处的发光却相当明显, 此特征可以作为薄膜中单斜相形成的一个提示信号。 这个工作展示了磁控溅射制备的Y₂O₃:Eu³⁺薄膜的退火效应, 提供了一种制备具有更好的红光发射性能的纳米单斜相Y₂O₃:Eu³⁺薄膜的实验方法, 并揭示了这种薄膜从纳米立方相到单斜相转变时PL谱的一些演变特征及其结构根源。