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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。
[ 9)9>-
cl4`FU NN1d?cOn 目录
e#0C 第一篇 薄膜元学基本理抢
GKdQ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
HHu|X`tc 1.1 麦克斯韦方程 1
+r[u4? 1.2 平面电磁波 6
zOA{S~> 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
2ILMf?} 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
K~"uZa^s 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
H%NP4pK 1.3 平均电磁能流密度光强 9
s,>_kxuX 1.4 电磁波谱、
光谱 10
[*zB
vj}G 习题 12
A-<\?13uW 参考文献 12
@czNiWU"4; 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
Y$SZqW0!/ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
HHa
XK 2.1.1 S波反射与透射 14
HSHY0 2.1.2 P波反射与透射 16
#JVw`=P 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
X%Jq9_
2.2.1 S 波反射与透射 18
u 0KVp6` 2.2.2 P 波反射与透射 20
6QVdnXoG/ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
IB#L5yN r 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
M\zM-B 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
4:<74B 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
"O1\]"j 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
Wr"-~PP 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
A&_H%]{<: 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
Dd8*1, 2.5.1 全反射与倏逝波 36
9`kxyh</ 2.5.2 全透射 37
+{Yd\{9 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
Pe[~kog,TP 2.6 反射率和透射率 39
EGWm0 F_ 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
$ )q?z.U 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
urmx})= 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
^g/ 习题 44
-[A4B) 参考文献 44
E0QrByr_ 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
b*w izd 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
kBZnR$Cl 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
0LX;Vvo 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
"&(.Z ( 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
BUR96YN. 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
)U0`?kD 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
+\~.cP7[ 3.4.1 一阶近似 62
T:$ a
x 3.4.2 二阶近似 63
fWo}gH~ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
L{_Q%!h3] 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
4^h_n1A 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
{&Kck>C' 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
A/eZnsk 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
"%$jl0i_c 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
HD^ Ou5YB 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
1#LXy%^tO 习题 79
5~GHAi
参考文献 79
Q/'jwyj_ 第4章 膜系设计图示法 81
r(= 4.1 矢量法 81
98 dl -? 4.2 导纳图解法 87
/'KCW_Q 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
z|,YO6(L 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
z8v] Kt & 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
g\]2?vY. 4.3 金属膜导纳圆图 97
:E
]Ys 4.4 膜系层间电场分布 99
*d%"/l^0 习题 100
-Zs.4@GH 参考文献 101
UQZ<sp4v; 第二篇 光学等膜分类反应用
M\4pTcz{ 第5章 增透膜 102
AAbI+L0m{ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
L9(mY `d>" 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
G i1Jl" 5.3 透射滤光片组合透射率 106
|C;8GSw>|F 5.4 均匀介质增透膜 107
LIzdP,^pc 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
)F_0('=t 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
1Pya\To,m 5.5 非均匀介质增透膜 113
kg0X2^#b 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
KtTlc#*KU 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
k:1p:&*m 习题 118
PeD>mCvL" 参考文献 118
KZ8Hp=s 第6章 高反射膜 120
er<yB#/;- 6.1 反射镜组合的反射率 120
(>~:1 6.2 周期多层膜系的反射率 121
}_,\yC9F 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
uY 6]rt_#a 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
u@ MUcW 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
Vf28R,~m 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
7 'T3Wc 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
DxuT23.
( 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
Uk@du7P1k 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
4oxAC; L 6.8 金属反射镜 134
Kkfz a 6.8.1 常用金属反射镜 134
dJvT2s.t[ 6.8.2 金属一介质反射镜 136
\#)|6w- 6.9 影响反射特性的因素 137
`<Ry_}V 6.10 高反射镜应用实例 143
aCxF{>n
6.10.1
激光高反射镜 143
V\1pn7~V 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
pl#2JA8 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
244[a]
%&; 习题 146
oRDqN] 参考文献 146
e3o?=; 第7章 带通滤光片 149
q4y P\B 7.1 带通滤光片的特性描述 149
"2l$}G 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
H$D),s
gv 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
2Dc2uU@`r 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
RA];hQI? 7.3.2 膜系透射定理 153
azK7kM~ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
K_SURTys 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
-hd@<+;E 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
fBj-R~;0 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
*'i9 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
RpmOg
7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
e]9Z]a2 7.4.3 诱导带通滤光片 174
$O'IbA 7.5 超窄带带通滤光片 183
0|i3#G_~ 7.6 宽带带通滤光片 185
[SKN}:D 7.7 带通滤光片的角特性 186
`[)!4Jb 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
Zk:Kux[7 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
gT-"=AsxZQ 习题 193
?)-#\z=6G 参考文献 193
]z77hcjB1 第8章 截止滤光片 196
ID_#a9N 8.1 截止滤光片的特性描述 196
=)c^ik%F& 8.2 吸收型截止滤光片 197
* :kMv;9 8.3 干涉型截止滤光片 198
FF5|qCV/z 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
VY#nSF` 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
;2y4^ 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
luWr.<1 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
.QvH7 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
;% <[*T:*' 8.3.6 截止带的展宽 210
M*gbA5 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
;T\+TZ tI 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
zG*
>g 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
9$q35e 习题 221
#c%FpR4 参考文献 221
fxQ4kiI 第9章 带阻滤光片 223
VbI$#;:[7 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
YB}m1g` 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
?hmuAgOtbh 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
<B&vfKO^h 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
1w!O&kn 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
]N;\AXZ7 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
`s8o2"12 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Tlm::S
9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
0-Ga2Go9 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
}&LVD$Bz 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
n&%0G2m: 习题 241
po!bRk[4 参考文献 241
E[ttamU 第10章 分光镜 243
Gk']Ma2J} 10.1 中性分光镜 243
|)65y
10.1.1 金属膜中性分光 244
.<zN/&MXf 10.1.2 介质膜中性分光 245
&_$0lIDQ 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
<MyT ; 10.2 双色分光镜 249
vR7S! 10.3 偏振分光 254
X> T_Xc 10.3.1 偏振特性的描述 254
$
~Ks!8'P 10.3.2 平板偏振分光镜 255
_iF*BnmN 10.3.3 棱镜偏振分光 258
{)n@Rq\=v 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
C
%i{{Y&l 10.4 消偏振分光 262
K(,MtY* 10.4.1 偏振分离的描述 263
T'ei>]y] 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
Vq599M:)V 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
J9/EJ'My 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
0|DyYu 10.5 分光中的消色差问题 280
jf.WmiDC 习题 281
^;sE)L6 参考文献 282
H0f] Swh0a 第二篇 薄膜扶术基础
. {vMn0c 第11章 薄膜制备技术 283
?PYZW5 11.1 真空技术简介 283
S6<#] 6Z 11.1.1 真空的基本知识 283
T/PmT:Qg` 11.1.2 真空的获得 284
]$BC f4: 11.1.3 真空的测量 286
"%YVAaN 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
ceuEsQ} 11.2.1 蒸镀法 289
Ss3~X90!*B 11.2.2 溅射法 300
vScEQS$> 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
j 8)*'T 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
mM r$~^P: 11.3.2 常压化学气相沉积 308
?kK3%uJy& 11.3.3 低压化学气相沉积 308
8!{
}WLwb 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
CXBFR>" 11.3.5 光化学气相沉积 310
5@J]#bp0M 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
o!lKP> 11.3.7 原子层沉积 312
VU1Wr| 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
~z(0XKq0d 11.4.1 化学镀 313
EiDnUL(W7h 11.4.2 阳极氧化法 314
I
Z|EPzS 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
!"ir}Y% 11.4.4 电镀 315
0#NbAMt 11.4.5 LB 膜制备技术 315
}qJ`nN8 11.5 光刻蚀 316
IE3GZk+a~ 11.5.1 光刻工艺 316
^Kl*} 11.5.2 光刻胶 317
($Op*bR 11.5.3 掩模 318
aCJ-T8?' 11.5.4 曝光 318
9 ^8_^F 11.5.5 刻蚀方法 318
voFg6zoV_ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
T[I7.8g 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
},{sJ0To 习题 323
)5`~WzA 参考文献 324
iaJLIr l 第12章 光学薄膜检测技术 326
j]U~ZAn,K 12.1 光谱分析技术基础 326
b%KcS&-6 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
@}
+k]c25 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
f1S%p 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
(Y*9[hm 12.2.1 透射率测量 333
v$xurj:v#i 12.2.2 反射率测量 334
]a`"O 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
LqXVi80 12.3.1 吸收测量 338
iUFG!,+d 12.3.2 散射测量 342
Ljiw9*ZI 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
g{
;OgS3> 12.4 光学薄膜常数测量 347
/6F\]JwU 12.4.1 光度法 348
'BUfdb8d 12.4.2 全反射衰减法 354
Nobu=
Z 12.4.3 椭圆偏振法 357
"[rz*[o8I 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
>4q6 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
{>PEl;,- 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
jo1z#!|Yw} 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
`Z#':0Z 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
.'. bokl/ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
zC*dJXt@ 12.6.1 薄膜微结构 368
YNl".c 12.6.2 薄膜微结构检测 371
K2\)9 12.6.3 雕塑薄膜 372
H DD)AM&p 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
Wsp c;]& 12.7 薄膜非光学特性测量 375
y\4/M6 w ~"%&SNN