《
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。
s[{:>~{iq >? A `C!i )N%1%bg^- 目录
(c*7VO; 第一篇 薄膜元学基本理抢
|({UV-` 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
J?qcRg`1E 1.1 麦克斯韦方程 1
]Gi+Z1q 1.2 平面电磁波 6
hVt+%tmNy 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
i\DHIzGp[ 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
twJ|Jmd 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
kp<} 1.3 平均电磁能流密度光强 9
;?HZ,"^I 1.4 电磁波谱、
光谱 10
}77=<N br 习题 12
2gC&R1H 参考文献 12
]B-$p p 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
F~d7;x=g 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
4
L~;>]7 2.1.1 S波反射与透射 14
]%Q]C
8[C 2.1.2 P波反射与透射 16
>1)@n3. <O 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
lJz?QI1 2.2.1 S 波反射与透射 18
< 4EB|@E 2.2.2 P 波反射与透射 20
&:e}4/G 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
t$PnQ@xu 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
~jRk10T(B 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
P20]>Hg 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
V~uA(3\U 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
L_zmU_zD 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
/NN[gz 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
JXy667_ 2.5.1 全反射与倏逝波 36
v BeU 2.5.2 全透射 37
yM#trqv5 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
-z~ V 2.6 反射率和透射率 39
N mjBJ_G 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
/CQQ^/ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
5P t} 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
)]>Y*<s } 习题 44
Fi3(glgd- 参考文献 44
l<MCmKuYp 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
F~@1n,[ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
\g6 #MNW 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
f}9`iN=k 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
A`U 2HC 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
]H9HO2wGQ 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
JA(q>>4 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
}d*sWSPu( 3.4.1 一阶近似 62
}lvP|6Y: y 3.4.2 二阶近似 63
J<$'^AR9"q 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
pS)X\Xyw 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
z^GGJu%vjr 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
jnLu| W& 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
zm S-s\$, 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
,`2xfVa- 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
3eDx@8N
} 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
-a^sX%|Bl 习题 79
OZ]3OL, 参考文献 79
e5\1k#@
第4章 膜系设计图示法 81
CvSG!l.6f< 4.1 矢量法 81
<YNPhu~5 4.2 导纳图解法 87
`2U/O .rV 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
F"0jr7 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
(C[S?@S 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
lukRFN>c" 4.3 金属膜导纳圆图 97
(%IstR|u: 4.4 膜系层间电场分布 99
J#;m)5[ a% 习题 100
?#y<^oNM 参考文献 101
u=i^F| 第二篇 光学等膜分类反应用
2"K~:Tm#w 第5章 增透膜 102
G8c}re
5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
T`DlOi]Z_ 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
VrL>0d&d 5.3 透射滤光片组合透射率 106
_)H+..= 5.4 均匀介质增透膜 107
Xg#([}b 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
U"G+su->e 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
g}j>;T 5.5 非均匀介质增透膜 113
PbH]K$mj{" 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
~$obcW1 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
{8Nd-WJ{ 习题 118
sbhEZ#7# 参考文献 118
6Z}))*3 9 第6章 高反射膜 120
R20GjWy= 6.1 反射镜组合的反射率 120
kqB00
; 6.2 周期多层膜系的反射率 121
g2_df3Q 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
}u)GERWO 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
!|QeYGnq6 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
LBi>D`] 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
b,A1(_pzi 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
t$5]1dY$X 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
cO+`8`kv 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
z,P7b]KVe 6.8 金属反射镜 134
wZb@VG}% 6.8.1 常用金属反射镜 134
hfc!M2/w 6.8.2 金属一介质反射镜 136
c$z_Zi!g# 6.9 影响反射特性的因素 137
W5;sps 6.10 高反射镜应用实例 143
/;ITnG 6.10.1
激光高反射镜 143
(3*Hl 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
:!\./z8v 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
~q>ilnL"h 习题 146
m1;jS| 参考文献 146
RuuU}XQ 第7章 带通滤光片 149
q|2C>{8 7.1 带通滤光片的特性描述 149
/L Tyiiz6 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
0g)mf6}o 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
VlNzm 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
Agf!6kh 7.3.2 膜系透射定理 153
U#4W"1~iX 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
".Ug
A\0 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
S5!2%-;<k 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
V>SA3
7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
|7fBiVo 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
o(qmI/h 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
?xs0J 7.4.3 诱导带通滤光片 174
,:,|A/U 7.5 超窄带带通滤光片 183
gk`.8o 7.6 宽带带通滤光片 185
~
$& 7.7 带通滤光片的角特性 186
K.7gd1I 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
U7=Z.*/62 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
R/|o?qTrj 习题 193
g5[3[Z(. 参考文献 193
9tQk/niMM5 第8章 截止滤光片 196
oPir]`re 8.1 截止滤光片的特性描述 196
h]$zub 8.2 吸收型截止滤光片 197
t|lv6-Hy9 8.3 干涉型截止滤光片 198
WGn1pW 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
R4;6Oi) 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
zYsGI<4 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
v0sX'>f 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
yhmW-#+^e 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
Y$^QH.h 8.3.6 截止带的展宽 210
%Et]w 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
6qf`P!7d]M 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
/[M~##%: 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
/2q%'"x( 习题 221
N~(}?'y9S 参考文献 221
UHWunI S 第9章 带阻滤光片 223
+L6$Xm5DAv 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
jF8ld5|_| 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
ImVe71mh 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
x1h!_^(QfF 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
[<t*&Kr+o 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
G1|:b-C 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
:08UeEy 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
V
ALYA=w/ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
mx2 Jt1 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
ly2R8$Y`y` 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
,*30Q 习题 241
W2^R$"U 参考文献 241
1+'3{m \5T 第10章 分光镜 243
8z&9 10.1 中性分光镜 243
4M}/PoJ 10.1.1 金属膜中性分光 244
|u[gI+TUE 10.1.2 介质膜中性分光 245
^.Q),{%Xo 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
.:}\Z27-c 10.2 双色分光镜 249
#<{MtK_ 10.3 偏振分光 254
S{ !hpq~o 10.3.1 偏振特性的描述 254
whshjl?a 10.3.2 平板偏振分光镜 255
1mqFnVkf&+ 10.3.3 棱镜偏振分光 258
,ic}
10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
,7aqrg 10.4 消偏振分光 262
O{PRK5 ^h 10.4.1 偏振分离的描述 263
?zEgN!\R) 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
I
g`#U~ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
9 +6"<r! 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
k95vgn% 10.5 分光中的消色差问题 280
:L,]<n 习题 281
iBQf tq7 参考文献 282
|j;`;"+B 第二篇 薄膜扶术基础
Vufw:}i+^ 第11章 薄膜制备技术 283
!?96P|G 11.1 真空技术简介 283
8eNGPuoL) 11.1.1 真空的基本知识 283
HDYf^mcW 11.1.2 真空的获得 284
Dqki}k~{ 11.1.3 真空的测量 286
m(Oup=\%b} 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
!u"Hf7/ 11.2.1 蒸镀法 289
1D$k:|pP~ 11.2.2 溅射法 300
&nq[Vy0kO4 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
v'uQ'CiH 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
+=O:z *O 11.3.2 常压化学气相沉积 308
K vgZx(. 11.3.3 低压化学气相沉积 308
2-]m#}zbP 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
;Zw28!#Rt 11.3.5 光化学气相沉积 310
*UTk. :G5 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
*m7e>]- 11.3.7 原子层沉积 312
*\>& 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
uQDu<@5^[ 11.4.1 化学镀 313
aPbHrk*/ 11.4.2 阳极氧化法 314
C9fJLCufC 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
6-o Qs? 11.4.4 电镀 315
,i}"e(f 11.4.5 LB 膜制备技术 315
X@s s d 11.5 光刻蚀 316
(HEjmQjE 11.5.1 光刻工艺 316
w v1R
]3} 11.5.2 光刻胶 317
GRNH!:e 11.5.3 掩模 318
`hbM2cM 11.5.4 曝光 318
P++gR@ 11.5.5 刻蚀方法 318
wL{Qni3A 11.5.6 无掩模刻蚀 321
P?I"y,_ p 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
hk~s1" 习题 323
NIgt"o[I 参考文献 324
ALG + 第12章 光学薄膜检测技术 326
V/03m3!q 12.1 光谱分析技术基础 326
U_:/>8})d 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
</fzBaTo 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
7':|f " 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
iaMZ37 12.2.1 透射率测量 333
}5A?WH_ 12.2.2 反射率测量 334
*2 [r?! 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
Dx8^V%b 12.3.1 吸收测量 338
4"GY0)
Q 12.3.2 散射测量 342
D =3NI 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
MQI6e". 12.4 光学薄膜常数测量 347
F:n7yey 12.4.1 光度法 348
CkOd>Kn 12.4.2 全反射衰减法 354
\X(.%5xC 12.4.3 椭圆偏振法 357
1PWDK1GI8 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
{3l]/X3 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
i6[Hu8 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
P:Bg() 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
XX+4X*(o 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
?O28Q DUI 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
+Ix;~ 12.6.1 薄膜微结构 368
Tfj%Sb,zM
12.6.2 薄膜微结构检测 371
d
hh`o\$ 12.6.3 雕塑薄膜 372
qLcs)&}/A 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
[z/OY&kF 12.7 薄膜非光学特性测量 375
,Q^.SHP8 -&+[/