《薄膜光学与薄膜技术基础》

《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。 }1%%`  
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目录 _zJ /z  
第一篇 薄膜元学基本理抢 F`GXho[  
第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1 4H NaE{O4  
1.1 麦克斯韦方程 1 ~FQHT?DAo  
1.2 平面电磁波 6 )U7fPKQ  
1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6 _8!x  
1.2.2 理想介质中的平面波解 7 97qf3^gGd  
1.2.3 吸收介质中的平面波解 8 ?rA3<j  
1.3 平均电磁能流密度光强 9 =XK}eQ_d  
1.4 电磁波谱、光谱 10 "vg.{
 
习题 12 #kh:GAp]  
参考文献 12 K|l}+:k  
第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14 q#SEtyJL  
2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14 t{QQ;'  
2.1.1 S波反射与透射 14 G&@dJ &B  
2.1.2 P波反射与透射 16 oe|8  
2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18 ;xiwyfqgE  
2.2.1 S 波反射与透射 18 |rG)Q0H,  
2.2.2 P 波反射与透射 20 \
XYidj  
2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21 H%etYpD  
2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21 _aBy>=2c$  
2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24 %-$BtR2@o  
2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
2W`WOBz  
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 hlZ{bO'f  
2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31 <h;_:  
2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36 k5J18S  
2.5.1 全反射与倏逝波 36 *8uS,s6g  
2.5.2 全透射 37 N/'  
2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38 znSlSQpTv  
2.6 反射率和透射率 39 p2k`)=iX  
2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40 wGw~ F:z  
2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41 Dy>6L79G  
2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43 5!cp^[rGL  
习题 44 >3pT).wH|M  
参考文献 44 Tl'wA^~H  
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 '=%`;?j  
3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45 j*[P\Cm  
3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47 wu><a!3`=o  
3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53 %P M#gnt@  
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 |TP,  
3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55 }mzd23^W>P  
3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61 KO~KaN  
3.4.1 一阶近似 62 _x1W\#  
3.4.2 二阶近似 63 =.&8ghJ*M  
3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64 ?QzL#iO}h  
3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64 $v[mIR  
3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66 U#]J5'i  
3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70 #ACT&J  
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72 'R
hS%l  
3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74 >j3':>\U  
3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75 p5tb=Zg_  
习题 79 JqZt1um  
参考文献 79 T/2k2r4PD  
第4章 膜系设计图示法 81 |m6rF7Q  
4.1 矢量法 81 <
#4""FO*  
4.2 导纳图解法 87 7s3=Fa:9Q  
4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87 ^<-)rzTI  
4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89 E:dN)  
4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92 U,Uy0s2r  
4.3 金属膜导纳圆图 97 8>W52~^fU  
4.4 膜系层间电场分布 99 /} z9(  
习题 100 2G$px  
参考文献 101 {?Y\T  
第二篇 光学等膜分类反应用 3)ox8,{%}  
第5章 增透膜 102 t-o,iaPG3  
5.1 表面反射对光学系统性能的影响 102 h@\-]zN{  
5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104 li v=q  
5.3 透射滤光片组合透射率 106 &M<"Fmn  
5.4 均匀介质增透膜 107 88,hza`#V  
5.4.1 单层均匀介质增透膜 107 `4snTM!v&  
5.4.2 多层均匀介质增透膜 108 7M7Lj0Y)L  
5.5 非均匀介质增透膜 113 R9 Ab.t  
5.6 入射角变化对透射率的影响 115 gd]S;<Jh  
5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117 yo->mD  
习题 118 y6tqemz  
参考文献 118 +6$+]u]  
第6章 高反射膜 120 #b;k+<n[X  
6.1 反射镜组合的反射率 120 E:B"!Y6  
6.2 周期多层膜系的反射率 121 1fMV$T==K  
6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121 EyVu-4L:#  
6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122 0)g]pG8&ro  
6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123 V^R,j1*  
6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126 BYMdX J  
6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128 ][tR=Y#&y5  
6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129 F~fBr  
6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131 -dO8Uis$  
6.8 金属反射镜 134 b@8z+,_  
6.8.1 常用金属反射镜 134 7yT/t1)  
6.8.2 金属一介质反射镜 136 l
+>Y
  
6.9 影响反射特性的因素 137 ^h2+""  
6.10 高反射镜应用实例 143 R&;x_4dr^  
6.10.1 激光高反射镜 143 jT$J~MpHh  
6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144 p7-\a1P3  
6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145 COu5Tu^  
习题 146 Y:O|6%00Y  
参考文献 146 C]8w[)d[`;  
第7章 带通滤光片 149 \V!{z;.fA  
7.1 带通滤光片的特性描述 149 J.XhP_aT  
7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150 f3G:J<cL  
7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151 e ar:`11z  
7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151 GvG8s6IZ  
7.3.2 膜系透射定理 153 ]s0wJD=  
7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155 #<"od'{U  
7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156 g[1>|Ax`'  
7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164 mY/"rm  
7.4 窄带和中等带宽滤光片 164 jY%.t)>)  
7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164 lSaX!${R'T  
7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172 O2ktqAWx@  
7.4.3 诱导带通滤光片 174 m4oj1h_4  
7.5 超窄带带通滤光片 183 -*KKrte  
7.6 宽带带通滤光片 185 1}Q9y`65  
7.7 带通滤光片的角特性 186 =|aZNHqH  
7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190 ()Kaxcs?+  
7.9 多通道窄带带通滤光片 192 Ul/m
]b6-  
习题 193 
OM1{-W  
参考文献 193 FCEmg0qdjD  
第8章 截止滤光片 196 !KOa'Ic$V  
8.1 截止滤光片的特性描述 196 b<4nljbx  
8.2 吸收型截止滤光片 197 5o 5DG  
8.3 干涉型截止滤光片 198
Miw=2F  
8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198 I50LysM  
8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199 sV2D:%\K:  
8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201 i"iy 0?  
8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203 frPQi{u$  
8.3.5 透射带内波纹的压缩 208 yp$jLBA  
8.3.6 截止带的展宽 210 #~/9cVm$  
8.3.7 透射带的展宽和压缩 212 As>Og
 
8.4 金属介质膜截止滤光片 218 /iM1   
8.5 热反射镜、冷反射镜和太阳能电池覆盖膜 218 1ow,'FztPt  
习题 221 N}%AUm/L  
参考文献 221 K)   
第9章 带阻滤光片 223 8%u|[Si;  
9.1 带阻滤光片的特性描述 223 /{hT3ncb  
9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223 bj@R[!ss  
9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224 N atC}k  
9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224 0Yq_B
+IC  
9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227 v{|y,h&]a  
9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230 e#k rr  
9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231 Gr&e]M[l  
9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232 >Tl/3{V  
9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233 xS%
&l)dT  
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 qGV(p}$O  
习题 241 `3ha~+Goo!  
参考文献 241 zF^H*H  
第10章 分光镜 243 dl8f]y#Q  
10.1 中性分光镜 243 $mKExW  
10.1.1 金属膜中性分光 244 "}1cQ|0a  
10.1.2 介质膜中性分光 245 1+-Go}I  
10.1.3 金属介质膜中性分光 247 ~ L%,9  
10.2 双色分光镜 249 kZG;\  
10.3 偏振分光 254 n=JV*h0  
10.3.1 偏振特性的描述 254 ;% KS?;%[  
10.3.2 平板偏振分光镜 255 6c(b*o  
10.3.3 棱镜偏振分光 258 bcwb'D\a  
10.3.4 宽角宽带偏振分光 259 ]?T^tJ  
10.4 消偏振分光 262 qzO
Rv  
10.4.1 偏振分离的描述 263 (?'vT%  
10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267 Ig?9"{9p  
10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271 =s*c(>  
10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273 eP:\\; ;  
10.5 分光中的消色差问题 280 :}fA98S  
习题 281 (z)#}TC  
参考文献 282 > O?<?  
第二篇 薄膜扶术基础 CfS;F  
第11章 薄膜制备技术 283 U_'M9g{,<  
11.1 真空技术简介 283 q]pHD})O  
11.1.1 真空的基本知识 283 .p=J_%K}0x  
11.1.2 真空的获得 284 PE6,9i0ee  
11.1.3 真空的测量 286 {g[kn^|  
11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289 vs+aUT C\  
11.2.1 蒸镀法 289 9pj6`5Zn@6  
11.2.2 溅射法 300 <>$CYTb  
11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306 ?o6#i3k#'  
11.3.1 化学气相沉积的原理 307 zmD7]?|  
11.3.2 常压化学气相沉积 308 p ]jLs|tat  
11.3.3 低压化学气相沉积 308 . 4RU'9M  
11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309 ^fO9oPM|  
11.3.5 光化学气相沉积 310 j~.tyxOq#  
11.3.6 金属有机化学气相沉积 311 o-&0_Z
q_  
11.3.7 原子层沉积 312 ](n)bF+ym  
11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313 9S9j  
11.4.1 化学镀 313 GSSmlJ`  
11.4.2 阳极氧化法 314 o[eZ"}~  
11.4.3 溶胶一凝胶法 314 pN9U1!|uam  
11.4.4 电镀 315 ADOA&r[  
11.4.5 LB 膜制备技术 315 F?FfRzZ[  
11.5 光刻蚀 316 z#`Qfvu6Hi  
11.5.1 光刻工艺 316 |N6.:K[`  
11.5.2 光刻胶 317 ;<T,W[3J  
11.5.3 掩模 318 7Q Ns q  
11.5.4 曝光 318 \i-CTv6f  
11.5.5 刻蚀方法 318 e, 2/3jO  
11.5.6 无掩模刻蚀 321 ^^!G{*F  
11.5.7 刻蚀图形及折射率 323 KrG,T5  
习题 323 {"$[MYi:  
参考文献 324 -e0[$v  
第12章 光学薄膜检测技术 326 SvkCx>6/G  
12.1 光谱分析技术基础 326 C,mfA%63  
12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326 T+RC#&>  
12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330 *]R5bj.!o  
12.2 薄膜透射率和反射率测量 333 Fkpaou  
12.2.1 透射率测量 333 H0])>1sWB  
12.2.2 反射率测量 334 IaOR%Bg  
12.3 薄膜吸收和散射测量 338 m:0[as=  
12.3.1 吸收测量 338 s~>1TxJe  
12.3.2 散射测量 342 0k5uqGLXe  
12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344 ]n"RPktx  
12.4 光学薄膜常数测量 347 ;-"q;&1e  
12.4.1 光度法 348 +03/A`PKrB  
12.4.2 全反射衰减法 354 umnQ$y 0  
12.4.3 椭圆偏振法 357 {' 0#<Z  
12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358 bd}[X'4d  
12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359 B6Ajcfy  
12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360 ?tqJkL#  
12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362 !kb:g]X  
12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366 XHJ`C\xR  
12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368 !J@!2S9  
12.6.1 薄膜微结构 368 tq'ri-c&b  
12.6.2 薄膜微结构检测 371 FZ]+(Q"]:  
12.6.3 雕塑薄膜 372 #M'V%^xP  
12.6.4 薄膜化学成分检测 373 l.g.O>1   
12.7 薄膜非光学特性测量 375 Y}2Sr-@u  
7mXXMm