探索具有优良非线性光学性能的材料是光计算、实时全息术、光学相关器和相位共轭器得以应用的基础,这一领域所取得的研究成果将对光电子、光通讯及全光学信息处理等领域的发展产生极其深远的影响。 本论文采用磁控溅射技术、脉冲激光沉积技术,制备了SrBi2Nb2O9(SBN)薄膜,以及镶嵌Cu、Fe、Au金属纳米颗粒的SBN复合薄膜,对薄膜的晶体结构、组成成分、表面形貌进行了表征,并详细研究了薄膜的光透过与光吸收性能、非线性光学性能、室温光致发光性能。论文工作的主要内容和结论如下： 1.采用射频磁控溅射技术在石英基片上生长出高质量的SrBi2Nb2O9薄膜,XRD结果表明样品为SBN层状钙钛矿结构,并无其它杂相出现；XRF分析表明薄膜中Sr、Bi、Nb元素的原子比为1:1.92:1.98,基本符合SrBi2Nb2O9的化学计量比；AFM图像显示晶粒排列致密,均匀性良好,薄膜表面比较平滑。测量了样品在300-800nm范围的透射光谱,得到折射率与波长的色散关系符合DiDomenico和Wemple提出的单电子振动模型,光学能隙约为3.58 eV。利用单光束纵向扫描技术(z-scan)对SBN薄膜的光学非线性进行了研究,结果表明薄膜具有正的非线性吸收系数、负的非线性折射率,其三阶非线性极化率的实部Rex(3)和虚部Imx(3)分别为-6.10×10-8esu和1.94×10-8esu,说明SBN薄膜具有大的三阶非线性光学效应,是一种良好的非线性光学材料。 2.采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了SrBi2Nb2O9薄膜,研究了靶基距、退火温度、基片温度、沉积气压等条件对薄膜结晶性能的影响,获得优化的PLD工艺参数,进一步研究了氧气压对薄膜的表面形貌、光透射、光学能隙的影响。当氧气压从0.05Pa：提高到5Pa时,薄膜的晶粒尺寸变大,结晶性提高,表面更为平滑。分析样品的透射光谱发现薄膜存在陡峭的吸收边,随着氧气压的提高,薄膜的吸收边产生了红移,在0.05Pa、0.5Pa、5Pa氧压下制备的SBN薄膜光学能隙分别为4.13eV、3.96eV、3.88eV。利用z-scan技术测量样品的非线性光学性能,得到薄膜的三阶非线性光学极化率的实部和虚部分别为3.18×10-8esu和5.94×10-9esu,这个结果同磁控溅射制备的样品基本相当,说明SBN薄膜基质材料确实具有良好的非线性光学性能。 3.采用磁控溅射技术,利用双靶轮流溅射制备了掺入Cu、Fe、Au纳米颗粒的SBN复合薄膜,XRD结果表明薄膜结晶良好,金属颗粒的尺寸约为10～25nm。XRF结果表明样品中含有金属组分,复合薄膜中SBN的组分没有偏离其化学计量比。研究了掺入不同浓度的Cu、Fe、Au颗粒的SBN复合薄膜的吸收光谱,发现随着金属颗粒浓度的升高,吸收峰的强度有增大的趋势,且峰位向长波方向移动(红移)。z扫描测量结果表明金属纳米复合薄膜的非线性光学性能得到很大增强,Cu/SBN、Fe/SBN、Au/SBN的X(3)值分别为1.22×10-7esu、6.81×10-7esu、2.30×10-6esu,对薄膜的光学非线性增强机制进行了分析。 4.研究了采用磁控溅射和脉冲激光沉积制备的SBN薄膜的室温光致发光性能,发现二者发光峰位基本一致,发光强度略有差异,说明这是同一种物质发光,并详细分析了其发光机理。研究了采用磁控溅射制备的镶嵌不同浓度Cu、Fe、Au纳米颗粒的SBN复合薄膜的室温光致发光性能,发现除SBN薄膜基质发光外,还存在由金属纳米颗粒引起的发光峰,并且随着金属纳米颗粒浓度的增加,发光峰强度逐渐减小,发光峰位向长波方向移动。详细研究了复合薄膜的发光强度、发光峰位随金属纳米颗粒浓度变化的原因,分析了发光规律。