《
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。
<Mn7`i ;=VK_3" _2X6bIE 目录
*_/eAi/WG 第一篇 薄膜元学基本理抢
iC|6roO!jk 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Ky9No"o 1.1 麦克斯韦方程 1
, HI%Xn
1.2 平面电磁波 6
R c:cVK 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
JeTrMa 2 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
_l!U[{l*d 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
aU.0dsq 1.3 平均电磁能流密度光强 9
tct5*.| 1.4 电磁波谱、
光谱 10
D*T$ v
习题 12
,gL)~6!A 参考文献 12
E}b>7L&w 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
&>zy_) 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
qe6C|W~n 2.1.1 S波反射与透射 14
OwiWnS< 2.1.2 P波反射与透射 16
`k{ ff 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
FQ|LA[~ 2.2.1 S 波反射与透射 18
Hu9-<upc& 2.2.2 P 波反射与透射 20
!OoaE* s 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
$,&gAU 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
5lHN8k=mm2 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
llaZP(pJ 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
(m3I#L 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
wO_pcNYZ8 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
4&]To@> 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
iVpA@p 2.5.1 全反射与倏逝波 36
BV }(djx 2.5.2 全透射 37
Qk~0a?#y5 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
]IHD:!Z-= 2.6 反射率和透射率 39
^=izqh5S 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Q9eYF-+ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
\p3nd!OIG 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
^E<~zO=Z 习题 44
U8WHE=Kk\h 参考文献 44
=Qj+Ug' 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
X$uz=) 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
??\*D9rCn 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
8!&ds~? 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
,Og[[0g 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
vA2,&%jw 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
>Oi2gPA 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
1fO2)$Y 3.4.1 一阶近似 62
liCCc;&B; 3.4.2 二阶近似 63
Ft"&NtXeZZ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
Z}LOy^TL 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
c_-" Qo 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
HoIKx_ 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
hk"9D<&i>b 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
&3 XFgHo 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
"
g0-u(Y 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
CSG+bqUG 习题 79
s.p1L 参考文献 79
_Qm7x>NT4 第4章 膜系设计图示法 81
`uNvFlP 4.1 矢量法 81
'.%iPMM 4.2 导纳图解法 87
V`R)#G>IH% 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
z,}c?BP 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
t-eKruj+ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
AT%*
~tr 4.3 金属膜导纳圆图 97
cwM#X;FGq
4.4 膜系层间电场分布 99
xJ=ZQ)&] 习题 100
=qV4Sje|q 参考文献 101
Cz=A{<^g 第二篇 光学等膜分类反应用
M9(ez7Z 第5章 增透膜 102
Qr|N) 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
,u?wYW; 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
(<]\,pP0_ 5.3 透射滤光片组合透射率 106
vDK:v$g 5.4 均匀介质增透膜 107
=9;[C:p0- 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
>+Sv9S 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
}J+ce 5.5 非均匀介质增透膜 113
l5ZADK4 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
&jXca| wAR 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
2A*X Hvwb 习题 118
^MWEfPt 参考文献 118
m0xJ05Zx 第6章 高反射膜 120
5YTb7M 6.1 反射镜组合的反射率 120
_XH4;uGg 6.2 周期多层膜系的反射率 121
7gVh!rm 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
iXUWIgr 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
b"ol\&1
#
6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
>u9id>+ 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
'L>&ZgLy 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
]~j_N^oZ1X 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
#Acon7Rp 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
)CC?vV 6.8 金属反射镜 134
jgo e^f 6.8.1 常用金属反射镜 134
^3Z7dIUww 6.8.2 金属一介质反射镜 136
7af?E)}v 6.9 影响反射特性的因素 137
eW\?eq+ `A 6.10 高反射镜应用实例 143
%+AS0 JhB 6.10.1
激光高反射镜 143
8BYIxHHz 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
2gQY8h8 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
8Zcol$XS' 习题 146
wFK:Dp_^ 参考文献 146
4o1Q7 第7章 带通滤光片 149
]^iFqQe 7.1 带通滤光片的特性描述 149
+G*"jI8W 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
tyc8{t#Z 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
);Tx5Z} 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
3+CSQb8 7.3.2 膜系透射定理 153
?8Hn{3X 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
QRsqPh&- 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
r+imn&FK8 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
-vyIOH, 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
07.nq;/R 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
:wQC_; 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
+IwdMJ8&8 7.4.3 诱导带通滤光片 174
X4d Xm>*?= 7.5 超窄带带通滤光片 183
R<0Fy =z 7.6 宽带带通滤光片 185
ry$tK"v/ 7.7 带通滤光片的角特性 186
>}ro[x`K 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
E)KB@f<g* 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
R'S c 习题 193
e(?:g@]-r 参考文献 193
n?y'c^ 第8章 截止滤光片 196
NY4!TOp 8.1 截止滤光片的特性描述 196
4fu'QZ(} 8.2 吸收型截止滤光片 197
Ty`-r5 8.3 干涉型截止滤光片 198
DBQOxryP>o 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
8# 6\+R 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
L@7Qs6G2u 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
]WTf< W< 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
Bj;\mUsk 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
Vh 2Bz 8.3.6 截止带的展宽 210
/yLzDCKn 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
uQeqnGp 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
77+|#<J 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
/0Z|+L9Jo 习题 221
IM@"AD52a 参考文献 221
A{4Dzm ! 第9章 带阻滤光片 223
G1kDM.L 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
Bx+d3 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
IeO-O'^&` 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
5i^ `vmK 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
P;j&kuW|zL 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
u@AI&[Z 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
{?w"hjy 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
7*+Km'=M 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
ZH\0=l) 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
:_>\DJ'> 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
g+e:@@ug 习题 241
wHA/b.jH 参考文献 241
h8em\<; 第10章 分光镜 243
$"/UK3|d 10.1 中性分光镜 243
_~juv& 10.1.1 金属膜中性分光 244
b2G2 cL-( 10.1.2 介质膜中性分光 245
Ud$Q0m& 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
~D*b3K8X 10.2 双色分光镜 249
X2i*iW< 10.3 偏振分光 254
_8al 10.3.1 偏振特性的描述 254
,g%o 10.3.2 平板偏振分光镜 255
p=2zS. 10.3.3 棱镜偏振分光 258
{nTG~d 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
Sc$gnUYD{ 10.4 消偏振分光 262
DUqJ y*F( 10.4.1 偏振分离的描述 263
w %;hl#s 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
g`kY]lu 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
b9`i Z 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
vuXS/ d 10.5 分光中的消色差问题 280
3u*82s\8T 习题 281
aQga3;S! 参考文献 282
4ffU;6~l' 第二篇 薄膜扶术基础
-H`\?
R 第11章 薄膜制备技术 283
`n6/ A) 11.1 真空技术简介 283
9WOu8Ia 11.1.1 真空的基本知识 283
Np$z%ewK. 11.1.2 真空的获得 284
+yCTH 11.1.3 真空的测量 286
#$FY+` 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
AfN&n= d K 11.2.1 蒸镀法 289
p+RAtR f 11.2.2 溅射法 300
b"Zq0M0l 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
bQ<b[ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
l^ARW
E 11.3.2 常压化学气相沉积 308
vm|!{5l:=y 11.3.3 低压化学气相沉积 308
Vd21,~^>g 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
cs
t&0 11.3.5 光化学气相沉积 310
pL! a 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
mGO>""<: 11.3.7 原子层沉积 312
ALfiR(! 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
MA$Xv`6I\ 11.4.1 化学镀 313
"NKf0F 11.4.2 阳极氧化法 314
@7fm1b 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
Rnr#$C% 11.4.4 电镀 315
p!}ZdX[u 11.4.5 LB 膜制备技术 315
G)8ChnJa!m 11.5 光刻蚀 316
+>4^mE" \ 11.5.1 光刻工艺 316
D;jK/2 11.5.2 光刻胶 317
sXiv, 11.5.3 掩模 318
l0Y?v 4 11.5.4 曝光 318
f|#8qiUS 11.5.5 刻蚀方法 318
tfA}`*$s 11.5.6 无掩模刻蚀 321
q4k.f_{ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
J,(7.+`~# 习题 323
}a ^|L"
参考文献 324
5KJ%]B(H2 第12章 光学薄膜检测技术 326
BRa{\R^I 12.1 光谱分析技术基础 326
h8jB=e, H 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
` 5#hjLe 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
=e{.yggE 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
TY~Vi OC 12.2.1 透射率测量 333
=T4u":#N; 12.2.2 反射率测量 334
'B`#:tX^N 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
5,R`@&K3D 12.3.1 吸收测量 338
@o&Ytd;i 12.3.2 散射测量 342
dMV=jJ%Y 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
=U"dPLax 12.4 光学薄膜常数测量 347
R*bmu 12.4.1 光度法 348
G mA!Mo 12.4.2 全反射衰减法 354
RLHYw@-j@ 12.4.3 椭圆偏振法 357
+ubnx{VC 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
@\jQoaLT$_ 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
5ITq?%{M 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
r|fO7PD 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
ZdH1nX(Yh3 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
oRq3 pO}f 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
K6B4sE 12.6.1 薄膜微结构 368
TBnvV 5_ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
c+2sT3).D 12.6.3 雕塑薄膜 372
qjAh6Q/E` 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
2+:'0Krc 12.7 薄膜非光学特性测量 375
Xa,\EEmQ Q'K$L9q