《
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。
+zK?1llt [#%@,C 7bQST0 ? 目录
i,rX.K}X 第一篇 薄膜元学基本理抢
e.W <pI, 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
uSv]1m_-] 1.1 麦克斯韦方程 1
%CQv&d2 1.2 平面电磁波 6
Kw(S<~9-@ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
P 1 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
mV+9*or 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
o.V
JnrJ 1.3 平均电磁能流密度光强 9
`6(Zc"/
\m 1.4 电磁波谱、
光谱 10
VO~%O.> 习题 12
^fE8|/]nG9 参考文献 12
iNilk!d6Q3 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
E=91k. 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
:KqSMuKR 2.1.1 S波反射与透射 14
_{n4jdw%( 2.1.2 P波反射与透射 16
]|u7P{Z"R 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
&?5me:aU 2.2.1 S 波反射与透射 18
'K\H$<CJ 2.2.2 P 波反射与透射 20
S VypR LVB 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
|.;]e[& 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
K"ly\$F 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
ihekON": 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
L`(\ud 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
O:ACp<@ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
O$N;a9g 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
Gl"hn 2.5.1 全反射与倏逝波 36
KGc!#C 2.5.2 全透射 37
z]D/Qr 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
yYrFk^ 2.6 反射率和透射率 39
6Hfv'X5E`Z 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
dnV&U%fO 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
FL4BdJ\ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
p+0gE5 习题 44
"H=N>=g0E 参考文献 44
F6}YM| 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
9W,%[ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
f$vU$>+[ 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
2vhP'?;K 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
gYbcBb%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
?zfm"o 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
<"}t\pT] 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
)2# qi/ 3.4.1 一阶近似 62
ym_as8A*Q 3.4.2 二阶近似 63
mg" _3].j 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
kU#k#4X4g 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
OUFy=5(%: 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
fs-LaV
0 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
].2t7{64 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
"zkQu 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
eI-SWwmv/u 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
My Ky*wD 习题 79
,*YmXR-" 参考文献 79
vif)g6, 第4章 膜系设计图示法 81
u~>G8y)k9O 4.1 矢量法 81
pjQyN|KS 4.2 导纳图解法 87
/^v!B`A@ 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
W*Ow%$%2 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
<4<y 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
i7cUp3 4.3 金属膜导纳圆图 97
Z1:<i*6>D 4.4 膜系层间电场分布 99
n-{ d7haOa 习题 100
o^Lq8u;i* 参考文献 101
Vw.)T/B_D 第二篇 光学等膜分类反应用
ZJm$7T)V 第5章 增透膜 102
B#+n$5#FK 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
=qpGAv_# 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
(h=]Ox 5.3 透射滤光片组合透射率 106
?k($Tc&Q 5.4 均匀介质增透膜 107
#9Fk&Lx 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
]mz '(t 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
[zXC\)&! 5.5 非均匀介质增透膜 113
byMy-v; 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
.p> ".q
I 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
!Q5,Zhgr 习题 118
o`!#io 参考文献 118
uA;#*eiA/ 第6章 高反射膜 120
#XB3Wden2 6.1 反射镜组合的反射率 120
}q'IY:r 6.2 周期多层膜系的反射率 121
kjB'WzZ8 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
M d8(P23hS 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
+ u*Pi 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
4_sJ0 =z- 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
7l[@c|e 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
D$>&K& 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
_}ii1fLv 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
m#i4_F=^b 6.8 金属反射镜 134
d:>'c=y 6.8.1 常用金属反射镜 134
BFhEDkk 6.8.2 金属一介质反射镜 136
+rA#]#hN 6.9 影响反射特性的因素 137
'o4`GkNh) 6.10 高反射镜应用实例 143
i*$~uuY 6.10.1
激光高反射镜 143
{ Ie~MW 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
z^jmf_ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
x
DNu' 习题 146
c
q[nqjC= 参考文献 146
qY'+@^<U; 第7章 带通滤光片 149
*OdmKVw6G 7.1 带通滤光片的特性描述 149
"Nb2[R 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
Tx]p4wY:D 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
Yw]$/oP` 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
@"A
5yD5 7.3.2 膜系透射定理 153
/$]S'[5uF 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
<|.]$QSi 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
<8Tp]1z 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
&|}QdbW 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
kX`m(
N$ 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
nTGZ2C)c<' 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
{.p;V 7.4.3 诱导带通滤光片 174
.VNz(s 7.5 超窄带带通滤光片 183
MRK=\qjD
7.6 宽带带通滤光片 185
!g6=/9 7.7 带通滤光片的角特性 186
&JKQH 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
S[yrGX8lu 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
i+in?!@G: 习题 193
X%znNx 参考文献 193
6}Tftw$0z 第8章 截止滤光片 196
7FyE? 8.1 截止滤光片的特性描述 196
{r$Ewc$Yb7 8.2 吸收型截止滤光片 197
d$x vEm 8.3 干涉型截止滤光片 198
"crp/Bj? 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
J Eo;Fx] 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
#NGtba 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
4)k-gKS* 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|B4lGS& 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
%72(gR2Wa2 8.3.6 截止带的展宽 210
MUv#8{+F'/ 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
Ii5U)" 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
VF";p^ 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
!.q99DB 习题 221
`''y,{Fs 参考文献 221
ti6X=@ P: 第9章 带阻滤光片 223
[>pBz3fn, 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
mDZA\P_ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
hY%} x5ntU 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
(~{Y}n]s 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
ILl~f\xG) 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
J?X{NARt 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
p=A,yGDV 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
cN?/YkW?] 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
j<~T:Tk 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
D}X6I#U'/ 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
_F`JFMS 习题 241
H
lM7^3(& 参考文献 241
r)Lm| S
第10章 分光镜 243
}N(gP_?n 10.1 中性分光镜 243
f(blqO.@l 10.1.1 金属膜中性分光 244
$oM>?h_= 10.1.2 介质膜中性分光 245
x3`JC&hF,q 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
<fDT/ 10.2 双色分光镜 249
dR< d7 10.3 偏振分光 254
EirZ}fDJzB 10.3.1 偏振特性的描述 254
EK[J!~ 10.3.2 平板偏振分光镜 255
[xrsa!$ 10.3.3 棱镜偏振分光 258
DUl+Jqn4B 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
4@Db $PHs 10.4 消偏振分光 262
Jq(;BJ90R 10.4.1 偏振分离的描述 263
XMkRYI1~ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
[)jNy_4 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
k[D,du') 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
v{ohrpb0v 10.5 分光中的消色差问题 280
tA< UkPT 习题 281
G'}N ?8s1 参考文献 282
5psJv|Zo] 第二篇 薄膜扶术基础
`o }+2Cb 第11章 薄膜制备技术 283
.*9u_2< 11.1 真空技术简介 283
52Lp_M 11.1.1 真空的基本知识 283
u*I'c2m 11.1.2 真空的获得 284
=. \hCgq 11.1.3 真空的测量 286
b-#{O=B 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
%s+'"E"E 11.2.1 蒸镀法 289
BLaNS4e 11.2.2 溅射法 300
:*|Ua%L_ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
*w _ o8!3- 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
zT6nC5E 11.3.2 常压化学气相沉积 308
5XHejHn> 11.3.3 低压化学气相沉积 308
+jwk4BU 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
;UpJ_y)n8\ 11.3.5 光化学气相沉积 310
Y7p@NG&1q 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
'SlZ-SdR 11.3.7 原子层沉积 312
B'(zhjV 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
Q
Kr/ 11.4.1 化学镀 313
k,=<G, 11.4.2 阳极氧化法 314
9U.Ctx:F 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
EwV$2AK 11.4.4 电镀 315
V-go?b` 11.4.5 LB 膜制备技术 315
"p;tj74O9 11.5 光刻蚀 316
x=7:D 11.5.1 光刻工艺 316
$"|r7n5[ 11.5.2 光刻胶 317
F$
G)vskd 11.5.3 掩模 318
Y
?n4#J< 11.5.4 曝光 318
?K:\WW 11.5.5 刻蚀方法 318
3fQ`}OcNr 11.5.6 无掩模刻蚀 321
.|go$}Fk 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
YQHpW>z 习题 323
Bx5xtJ|! 参考文献 324
_^(1Qb[ 第12章 光学薄膜检测技术 326
`f&::>5tD 12.1 光谱分析技术基础 326
FA{Q6fi:2 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
2[pOGc$ 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
VPT?z 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
=gJ{75tV3 12.2.1 透射率测量 333
v .C 12.2.2 反射率测量 334
TS+jDs 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
>I~Q[ 12.3.1 吸收测量 338
]nRf%Vi8g 12.3.2 散射测量 342
G[ #R 1' 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
d@{12hq 12.4 光学薄膜常数测量 347
BRY/[QRqZ 12.4.1 光度法 348
w{[^ 12.4.2 全反射衰减法 354
aBaiXv/* 12.4.3 椭圆偏振法 357
^8,prxaok 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
\rUKP""m 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
svEe@Kt` 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
7"aN7Q+EbI 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
Et}%)M 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
A. tGr(r 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
c\rP
-"C 12.6.1 薄膜微结构 368
?K2EK'-q 12.6.2 薄膜微结构检测 371
\VOv&s;h 12.6.3 雕塑薄膜 372
&53,8r 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
PZJn/A1 12.7 薄膜非光学特性测量 375
b~tu;: j96}E/gF