《
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。
$:EG%jl <6jFKA< ?#BV+#( 目录
l5k?De_(x 第一篇 薄膜元学基本理抢
O~PChUU*Y 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Yw)Fbt^ 1.1 麦克斯韦方程 1
=7
w>wW- 1.2 平面电磁波 6
R0wf#%97 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
I]R9HGJNlJ 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
dZ]Rqr
_! 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
zkexei4^< 1.3 平均电磁能流密度光强 9
:q
(&$ 1.4 电磁波谱、
光谱 10
B!;+_%P76 习题 12
GeV+/^u 参考文献 12
d1]i,C~Y 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
4h8*mMghs 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
wL3,g2- L 2.1.1 S波反射与透射 14
<a|@t@R 2.1.2 P波反射与透射 16
%e?fH.) 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
~3CVxbB^< 2.2.1 S 波反射与透射 18
@AQwr#R"l 2.2.2 P 波反射与透射 20
.Djta|puu 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
4 1t)(+r 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
PeTA$Yl 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
Qxa{UQh}9 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
Sh&PNJ-* 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
->gZ)?Fqy 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
gU;&$ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
5 1dSFr<# 2.5.1 全反射与倏逝波 36
Ri)uq\E/# 2.5.2 全透射 37
vt1lR5 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
O{]9hm(tN 2.6 反射率和透射率 39
gzdG6" 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Vn|1v4U! 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
RMP9y$~3pU 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
=\3Tv 习题 44
J7+w4q~cB` 参考文献 44
$,27pkwHeW 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
QDTNx!WL 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
gl7|H&&xV 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
X2yTlLdY 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
lAi2,bz" 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
Q5a)}6-5 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
v }\,o%t^ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
}}r>
K} 3.4.1 一阶近似 62
|E3X 3.4.2 二阶近似 63
X+82[Y,mB. 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
EWjgI_- 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
KbW9s,:p 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
W?Ww2Lo%Y 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
=,V|OfW 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
!{%&=tIZ 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
ae+*=, 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
$}o
b,i^W 习题 79
-{jdn%Y7CK 参考文献 79
F]+~x/! 第4章 膜系设计图示法 81
T+IF}4ed 4.1 矢量法 81
y~
rXl 4.2 导纳图解法 87
]!
*[Q\ 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
@)6jE!LC 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
#&
?g %' 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
'{b1!nC; 4.3 金属膜导纳圆图 97
7h9U{4r: M 4.4 膜系层间电场分布 99
k G0Yh2;# 习题 100
I5ZqB B 参考文献 101
O XP\R 第二篇 光学等膜分类反应用
</`yd2 > 第5章 增透膜 102
t18$x"\4k 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
/)3Lnn{W 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
b #fTAC;< 5.3 透射滤光片组合透射率 106
;2xO`[# 5.4 均匀介质增透膜 107
PoSpkJH 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
[g|Y7.j8 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
7^6uG6 5.5 非均匀介质增透膜 113
~+6Vdxm 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
)Kd%\PP 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
6<76H 习题 118
w3T ]H_V 参考文献 118
Zyf P;& 第6章 高反射膜 120
S.*~C0" 6.1 反射镜组合的反射率 120
/e@H^Cgo 6.2 周期多层膜系的反射率 121
OQ&'Dti 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
~FU@wV^ 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
\;X+X,M 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
5 `/< v^ 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
DGESba\2+ 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
|I;$M;'r& 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
V@-)\RZm 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
=n(3o$r( 6.8 金属反射镜 134
C#0Qd% 6.8.1 常用金属反射镜 134
s#9Ui#[=h 6.8.2 金属一介质反射镜 136
#'baPqdO 6.9 影响反射特性的因素 137
5s{j=.O 6.10 高反射镜应用实例 143
(qMj-l 6.10.1
激光高反射镜 143
c3%@Wj:fo 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
pc]J[ S?P 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
dEa<g99[? 习题 146
i]{1^pKq 参考文献 146
@C_KV0i 第7章 带通滤光片 149
,5
j"ruZ 7.1 带通滤光片的特性描述 149
B=f,QU 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
-e GL) M 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
q'[}9e`Q 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
O*6n$dUj3 7.3.2 膜系透射定理 153
K$ }a8rH 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
lCd@jB{ 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
HeGYu?& 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
#18 FA| 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
g`^X#-!( 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
igL<g 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
<6TT)t<h 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Fh|#u:n 7.5 超窄带带通滤光片 183
R7jmv n 7.6 宽带带通滤光片 185
qFX~[h8i+ 7.7 带通滤光片的角特性 186
w8Q<r. 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
YUU-D( 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
Z6C=T;w 习题 193
m0w;8uF2UV 参考文献 193
)m3Uar 第8章 截止滤光片 196
8LkP)]4^sO 8.1 截止滤光片的特性描述 196
wBj-m 8.2 吸收型截止滤光片 197
.jw}JJ 8.3 干涉型截止滤光片 198
6DIZ@ oi 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
f>o,N{| 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
#hfuH=&oh 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
$q?$]k|M` 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
e1myH6$W 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
ocbB& 8.3.6 截止带的展宽 210
*.-.iY.a] 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
O=cxNy-I 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
/PBaIoJE 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
b3-eR5U/ 习题 221
[D"t~QMr 参考文献 221
]Y>h3T~ 第9章 带阻滤光片 223
q#A (gyy 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
]M>9ULQ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
w.\w1:d 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
^efb
5 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
sxKf&p; 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
{#P`^g 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
r[(xjn 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Jf)bHjC_V 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
)5j;KI%t 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
j:T/ iH!YF 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
`O?TUQGR 习题 241
\@3Qi8u// 参考文献 241
G|w=ez 第10章 分光镜 243
<:/&&@2 10.1 中性分光镜 243
Ma *y=d;,1 10.1.1 金属膜中性分光 244
anw}w!@U 10.1.2 介质膜中性分光 245
mffn//QS 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
B&+`)E{KB 10.2 双色分光镜 249
EFuvp8^y 10.3 偏振分光 254
>h2%[j= 10.3.1 偏振特性的描述 254
w@-PqsF 10.3.2 平板偏振分光镜 255
B_U{ s\VY 10.3.3 棱镜偏振分光 258
.#u_#=g? 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
L9Z;:``p 10.4 消偏振分光 262
|{*}| 10.4.1 偏振分离的描述 263
5ercD 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
heaR X4 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Tu{&v'!j6 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
'bGX-C 10.5 分光中的消色差问题 280
$&s=68
习题 281
XoLJ L]+? 参考文献 282
E5el?=,i 第二篇 薄膜扶术基础
zl-2$}<a 第11章 薄膜制备技术 283
a07@C 11.1 真空技术简介 283
Xtz-\v#0o' 11.1.1 真空的基本知识 283
KIA 2"KbjG 11.1.2 真空的获得 284
ML-)I&>tT 11.1.3 真空的测量 286
hmx=
35 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
&R|/t:DN 11.2.1 蒸镀法 289
GLn{s 11.2.2 溅射法 300
,P'P^0qJ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
WwF~d+>|C 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
nVu&/ 11.3.2 常压化学气相沉积 308
v5;I]?72l~ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
{U
'd}Q 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
ZvYLL{>}w 11.3.5 光化学气相沉积 310
Q9d`zR] 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
k4qp u=@U 11.3.7 原子层沉积 312
O%1v)AT&\ 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
RT93Mt%P 11.4.1 化学镀 313
R(P%Csbqh 11.4.2 阳极氧化法 314
^l^fD t 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
lnovykR 11.4.4 电镀 315
{GvTfZfp 11.4.5 LB 膜制备技术 315
`r5$LaD 11.5 光刻蚀 316
87}&` 11.5.1 光刻工艺 316
tt%MoQ) 11.5.2 光刻胶 317
(>mI'!4d 11.5.3 掩模 318
AC
O)Dt(Y 11.5.4 曝光 318
ml@2wGyf 11.5.5 刻蚀方法 318
Wv__ wZ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
\;VhYvEH 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
$M_x!f'{> 习题 323
hS[yNwD 参考文献 324
,f}UGd[a 第12章 光学薄膜检测技术 326
-",=G\XZ 12.1 光谱分析技术基础 326
-p-B2?)A 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
9ukg }_Hx 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
r1ws1 rr= 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
S$f6a' 12.2.1 透射率测量 333
J--m[X 12.2.2 反射率测量 334
-(`OcGM'L 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
p^(&qk?ut 12.3.1 吸收测量 338
st"{M\.p 12.3.2 散射测量 342
=0@&GOq 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
|AlR^N 12.4 光学薄膜常数测量 347
|IunpZV 12.4.1 光度法 348
V{|}}b?w? 12.4.2 全反射衰减法 354
<
RCLI| 12.4.3 椭圆偏振法 357
:{NC-%4o0 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
c}3W:}lW 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
=9kN_:- 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
@fuM)B1" 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
C^QtSha 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
Q]rD}Ckv- 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
iK?b~Q 12.6.1 薄膜微结构 368
Z/^ u 12.6.2 薄膜微结构检测 371
s>0Nr 12.6.3 雕塑薄膜 372
e4~>G?rM_ 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
}HE6aF62O 12.7 薄膜非光学特性测量 375
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