金刚石具有优异的力学、电学、热学和光学性能,是用于长波红外波段（8～12μm）理想的窗口和头罩材料。然而,当温度超过750℃时金刚石很容易发生氧化,导致透过率急剧下降。为了满足在高速、高温下应用的要求,需要在金刚石表面制备抗氧化、增透保护涂层。三氧化二钇（Y₂O₃）具有优良的物理、化学性能,抗高温氧化能力强,可用作金刚石抗氧化保护涂层。在国外,Y₂O₃用作金刚石抗氧化涂层的研究已经展开,并取得进展;在国内,有关Y₂O₃光学保护涂层的研究还未见报道。本文主要研究制备Y₂O₃薄膜的制备工艺和薄膜的成分、结构及红外透过性能,为金刚石应用于高速红外窗口和头罩提供工艺技术基础。论文的主要工作及研究成果如下: 利用OPFCAD软件在金刚石衬底上设计了Y₂O₃增透膜系,并对所设计的膜系进行了结构敏感因子及结构偏差分析。膜系设计结果表明,在金刚石衬底上镀Y₂O₃或Y₂O₃/AlN膜系后在8-12μm波段的红外透过率可达90%,最大增透效果可达21%。 在JGP560C型磁控溅射镀膜机上优化出了制备Y₂O₃薄膜的工艺参数,揭示了射频功率、溅射气压、衬底温度和Ar/O₂气体流量比对薄膜沉积速率的影响规律。正交试验设计结果表明,溅射气压和射频功率是影响Y₂O₃薄膜沉积速率的主要因素,并由此确定了获得薄膜最大沉积速率的工艺参数。 对制备的Y₂O₃薄膜进行了X射线光电子谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和FTIR红外透过光谱分析。XPS分析结果表明,沉积态薄膜中Y和O原子结合形成了Y₂O₃化合物;XRD分析结果表明,沉积态薄膜中Y₂O₃主要以非晶状态存在,在800℃下退火后Y₂O₃薄膜向多晶转变;红外透过光谱分析结果表明,Si衬底上镀Y₂O₃膜后,在2000～3000cm^-1波数范围的平均透过率可达90%以上,Y₂O₃薄膜的折射率约为1.93。