《
薄膜光学与薄膜技术基础》是作者多年来从事薄膜光学与薄膜技术课程教学研究成果的总结。《薄膜光学与薄膜技术基础》共分三篇13章:第一篇分为4章,讲述薄膜光学基本理论,内容包括各向同性均匀和非均匀、各向异性均匀和非均匀、吸收和导电层状介质薄膜反射和透射特性计算;第二篇分为6章,分类讲述增透膜、高反射膜、带通滤光片、截止滤光片、带阻滤光片和分光镜的膜系构成、特性描述及其应用;第三篇分为3章,比较全面地介绍了物理气相沉积、化学气相沉积和液相沉积薄膜制备方法原理、光学薄膜检测技术,以及一些金属薄膜、
半导体薄膜和介质薄膜制备实例。鉴于薄膜光学与薄膜技术的飞速发展,《薄膜光学与薄膜技术基础》在取材的深度和广度上充分考虑到现代前沿科学领域的知识内容。
MO&QR-OY IJ2 ]2FI )QEvV:\ 目录
F%@(
$f 第一篇 薄膜元学基本理抢
W#87T_7T[ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
dOh'9kk3 1.1 麦克斯韦方程 1
l4?o0;:) 1.2 平面电磁波 6
?9xaBWf 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
,o7aIg&_H 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
EM!# FJh 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
8Kt_irD 1.3 平均电磁能流密度光强 9
<-62m8N| 1.4 电磁波谱、
光谱 10
{I+ 习题 12
n_\VG[f 参考文献 12
rq?:I:0 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
i <0H W 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
|#8u:rguy 2.1.1 S波反射与透射 14
8"/5Lh( 2.1.2 P波反射与透射 16
YYU Di@K 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
M-1 VB5 2.2.1 S 波反射与透射 18
fH~InDT^ 2.2.2 P 波反射与透射 20
O9*cV3}H 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
Z3?,r[ 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
5('_7l 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
wU,{5 w 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
k<RJSK8 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
ON#\W>MK? 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
sKYb&2wJ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
y>wrm:b-O 2.5.1 全反射与倏逝波 36
>ch{u{i6 2.5.2 全透射 37
7^,C=2
2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
ktLXL;~X 2.6 反射率和透射率 39
<Z5ak4P 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
E6a$c`H@? 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
Jv1igA21_h 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
''Fy]CwH( 习题 44
(,1}P 参考文献 44
tz0@csXV 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
Xr\|U89P 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
Y,EReamp 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
{|?OKCG{ 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
#k2&2W=x 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
%}jwuNGA 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
vRa|lGeW 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
N"MK 0k 3.4.1 一阶近似 62
2`>/y 3.4.2 二阶近似 63
?hUC#{ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
.|Y2'TWQ 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
>!O3 jb k 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
~01
o 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
]:`q/iS& 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
1~:7W 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
h<H.8.o 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
e^kccz2f 习题 79
nN" Y~W^k 参考文献 79
7[5g_D t 第4章 膜系设计图示法 81
?:l3O_U5 4.1 矢量法 81
?95^&4Oh0 4.2 导纳图解法 87
}Kc[pp|9< 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
MMCac6;Aea 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
owL>w 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
WccTR
aq 4.3 金属膜导纳圆图 97
{a`t1oX( 4.4 膜系层间电场分布 99
#(&!^X3 习题 100
*A C){M 参考文献 101
s\ft:a@ 第二篇 光学等膜分类反应用
KrE:ilm#^Y 第5章 增透膜 102
nIdB, 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
nEu,1 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
?B
;+, 5.3 透射滤光片组合透射率 106
%UZ_wsY\ 5.4 均匀介质增透膜 107
']1\nJP[=X 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
)6U&^9= 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
*izPLM}+ 5.5 非均匀介质增透膜 113
y1R53u`;L 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
qN((Xz+AZE 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
3wZA,Z
习题 118
n'R9SnW 参考文献 118
ipU,.@~# 第6章 高反射膜 120
,!+>/RlJ 6.1 反射镜组合的反射率 120
;u`zZb=,[ 6.2 周期多层膜系的反射率 121
JJ@O5 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
ufF$7@(+ 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
p12'^i | 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
55xaZ#| 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
DM"nxTVre 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
@+II@[_lT 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
fwaq 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
Uywi,9f 6.8 金属反射镜 134
<)n8lIK 6.8.1 常用金属反射镜 134
l`c&nf6 6.8.2 金属一介质反射镜 136
YEfa8'7R 6.9 影响反射特性的因素 137
2qV.`d 6.10 高反射镜应用实例 143
=^ur@E 6.10.1
激光高反射镜 143
xo{3r\u?} 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
dL;C4[(N 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
oE:9}]N_ 习题 146
MX!t/&X(n 参考文献 146
} LuPYCzpu 第7章 带通滤光片 149
!14aw9Q 7.1 带通滤光片的特性描述 149
( iM*Y"Y 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
v+XB$j^H 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
Hq9yu*!u 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
<aps)vF 7.3.2 膜系透射定理 153
L3[r7 b 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
Q/[|/uNw? 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
HPl'u'.Hg 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
E__^>= 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
On%21L;JG 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
Fw,'a 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
i'Vrx(y3 7.4.3 诱导带通滤光片 174
}{"a}zOl 7.5 超窄带带通滤光片 183
]pUf[^4 7.6 宽带带通滤光片 185
/C)mx#h] 7.7 带通滤光片的角特性 186
xXG-yh 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
S!!i 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
ap|7./yg 习题 193
Y r3h=XY 参考文献 193
W
vh3Y,|3 第8章 截止滤光片 196
Gvg)@VNr 8.1 截止滤光片的特性描述 196
,\*PpcU 8.2 吸收型截止滤光片 197
3I0=^>A 8.3 干涉型截止滤光片 198
AgKG>%0 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
nNuv 0 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
&8VB{S>r 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
AKWM7fI 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
V%k #M 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
uJ:'<dJ 8.3.6 截止带的展宽 210
y&8' V\ 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
j2GO ZKy 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
D0T0Km/" 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
6J/"1_ 习题 221
aD
yHIh8 参考文献 221
Ejc%DSG 第9章 带阻滤光片 223
nNb Oq[ 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
;3ZHm*xJx 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
|#<PI9)` 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
W)WL1@!Z 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
s)_Xj`Q# 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
32DT]{-N! 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
29:1crzx~ 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
_`6fGu& W 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
=#WoeWFW* 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
$dr=M(& 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
Fa 习题 241
SplEY!.k 参考文献 241
p3?!}VM!y 第10章 分光镜 243
r!/=Iy@ 10.1 中性分光镜 243
Rw4"co6 10.1.1 金属膜中性分光 244
~ Iin| 10.1.2 介质膜中性分光 245
63hOK 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
wc#+Yh6 10.2 双色分光镜 249
#vk-zx*v7= 10.3 偏振分光 254
B> kx$_~ 10.3.1 偏振特性的描述 254
eWjLP{W 10.3.2 平板偏振分光镜 255
wNsAVUjLe 10.3.3 棱镜偏振分光 258
om$x;L6 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
5DgfrX 10.4 消偏振分光 262
qU!*QZ^y& 10.4.1 偏振分离的描述 263
dB{o-R 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
Yh`P+L 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
U`gQ7 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
/mMRV:pd 10.5 分光中的消色差问题 280
~udi=J| 习题 281
A?l.(qGC_ 参考文献 282
QR'yZ45n4 第二篇 薄膜扶术基础
z[kz[ 第11章 薄膜制备技术 283
-Y]ue*k{ 11.1 真空技术简介 283
Z i-)PK^ 11.1.1 真空的基本知识 283
Cx>iSx 11.1.2 真空的获得 284
xyGk\= S 11.1.3 真空的测量 286
/jJi`'{U 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
D
==H{c1F 11.2.1 蒸镀法 289
anwMG0 11.2.2 溅射法 300
Uloa]X=Im8 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
Xg>nb1e 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
KPGo*mY 11.3.2 常压化学气相沉积 308
$[zy|Y( 11.3.3 低压化学气相沉积 308
I!IWmU6FN 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
CXqU<a& 11.3.5 光化学气相沉积 310
R~40,$e{ 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
fIOI 11.3.7 原子层沉积 312
u&)+~X 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
b!W!Vvf^x 11.4.1 化学镀 313
|Sg
FHuA 11.4.2 阳极氧化法 314
sQt]Y&_/@ 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
}Dk*Hs^E 11.4.4 电镀 315
Kk?P89=* 11.4.5 LB 膜制备技术 315
V=!tZ[4z$h 11.5 光刻蚀 316
56i9V9{2 11.5.1 光刻工艺 316
ElNKCj<M 11.5.2 光刻胶 317
g_z%L?N 11.5.3 掩模 318
ya7/&Z
)0 11.5.4 曝光 318
fp^!?u 11.5.5 刻蚀方法 318
)bc0 t]Fs 11.5.6 无掩模刻蚀 321
wOH$S=Ba5, 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
8BnI0l=\ 习题 323
rzC\8Dd 参考文献 324
#R&Dgt
第12章 光学薄膜检测技术 326
aa!o::; 12.1 光谱分析技术基础 326
|G.|ocj; 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
\iFh-?( 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
;q:.&dak1 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
Y\!* c=@k 12.2.1 透射率测量 333
L\L/+yNv:G 12.2.2 反射率测量 334
0eQwi l@ 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
<u\j4<p 12.3.1 吸收测量 338
|KR;$e& 12.3.2 散射测量 342
`9;:mR $ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
sdq8wn 12.4 光学薄膜常数测量 347
p|Po##E}g^ 12.4.1 光度法 348
JTuU}nm+ 12.4.2 全反射衰减法 354
VUF^ r7e 12.4.3 椭圆偏振法 357
%u"3&kOV 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
w i,}sEoM 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
+an.z3?w 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
5c?1JH62o8 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
\W5fcxf 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
:f?};t+ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
h$`P|#V& 12.6.1 薄膜微结构 368
0Da9,&D 12.6.2 薄膜微结构检测 371
E"p; 12.6.3 雕塑薄膜 372
5 rpX"( 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
z:B4 12.7 薄膜非光学特性测量 375
P !:LAb( m44Ab6gpsb