《
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。
LZG^\c$ /)de`k" Em@h5V 目录
<E
BgHD) 第一篇 薄膜元学基本理抢
@WU_GQas3 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
-&kQlr 1.1 麦克斯韦方程 1
4W.;p"S2 1.2 平面电磁波 6
g#_?Vxt 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
%MP s}B 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
!r.}y|t?; 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
p^YE"2 - 1.3 平均电磁能流密度光强 9
;.W0Aa 1.4 电磁波谱、
光谱 10
Xt=& 习题 12
nHKEtKDd 参考文献 12
}C7tlA8,7 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
dtM@iDljj 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
_T5~B"* 2.1.1 S波反射与透射 14
#K!Df%,< 2.1.2 P波反射与透射 16
''BP4=r5n 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
vo`wYJ3W 2.2.1 S 波反射与透射 18
OqBw&zm 2.2.2 P 波反射与透射 20
:/%Vpdd@ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
o Ayk 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
q 8=u.T 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
A]U] 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
&OhKx 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
F` I-G~e 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
Lf 0Hz") 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
U*&ZQw 2.5.1 全反射与倏逝波 36
!W%HAlUAG[ 2.5.2 全透射 37
J82{PfQ" 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
%&_(IY$d 2.6 反射率和透射率 39
0= 'DDy 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Q"hI !PO+ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
Q5,@P? 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
(FjgnsW 习题 44
"ZyHt HAK 参考文献 44
ImV54h' 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
=H,cwSE+% 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
Ar<OP'C 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
Ox~'w0c,f 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
qz0v1057# 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
#>v7"
< 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
'hekCZZ_I 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
hx^a&" 3.4.1 一阶近似 62
xeI ,Kz." 3.4.2 二阶近似 63
Xl/G|jB9 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
44W3U~1 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
4*+EUJ| 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
,g,jY]o 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
pK8nzGQl7 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
p_z"Uwp 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
DYWC]* 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
5dgBSL$A}] 习题 79
Mb>6.l 参考文献 79
uf;q/Wr 第4章 膜系设计图示法 81
m_(hCY=Q$ 4.1 矢量法 81
,#E5 /'c` 4.2 导纳图解法 87
R{[Q+y'E 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
vfv5ex( 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
r6$=|Yto 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
%7d"()L 4.3 金属膜导纳圆图 97
q9
;\B& 4.4 膜系层间电场分布 99
7k\7G= 习题 100
Q
jBCkx]g 参考文献 101
ltrSTH,kL 第二篇 光学等膜分类反应用
`{wku@ 第5章 增透膜 102
d_,tXV"z& 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
5i^vN"J 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
9/$P_Q:3 5.3 透射滤光片组合透射率 106
=a!6EkX
* 5.4 均匀介质增透膜 107
s =5H.q%PV 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
iTt=aQjd 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
<kSaSW 5.5 非均匀介质增透膜 113
W<LaR,7 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
z}8YrVr@ 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
"B}08C,? 习题 118
GiZ'IDV 参考文献 118
YxtkI:C? 第6章 高反射膜 120
}}1/Ede{5 6.1 反射镜组合的反射率 120
v 2 GhR* 6.2 周期多层膜系的反射率 121
NNE,|
: 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
]-'9|N*}l 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
(RmED\.]4 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
l1)pr{A 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
'U"3'jh 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
Z]S0AB.Z@ 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
_cw^5 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
%~5Q^3$O 6.8 金属反射镜 134
`fkrik 6.8.1 常用金属反射镜 134
#P-HV 6.8.2 金属一介质反射镜 136
h<K;VpL6 6.9 影响反射特性的因素 137
JYr7;n'! 6.10 高反射镜应用实例 143
Kk9 8FI0] 6.10.1
激光高反射镜 143
"|'`'W 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
arLl8G[ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
8~)[d!' 习题 146
y+scJ+< 参考文献 146
0:Y`#0qK 第7章 带通滤光片 149
i`aG 7.1 带通滤光片的特性描述 149
i 9tJHeSm 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
c2\vG 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
Cj1UD; 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
C5 5n 7.3.2 膜系透射定理 153
:3>yr5a7- 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
b<(UmRxx3 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
Au._n,< 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
wmr%h q 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
,Q#tA|:8j 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
&E &iaw! 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
Es8#]'Rk 7.4.3 诱导带通滤光片 174
8LrK94 7.5 超窄带带通滤光片 183
Ja [ 4A0. 7.6 宽带带通滤光片 185
($d4:Ww 7.7 带通滤光片的角特性 186
2*OxA%QELM 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
ElR)Gd_ 8 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
x ^vt; $ 习题 193
ecFi(eMD 参考文献 193
ZBM!MSf: 第8章 截止滤光片 196
3%
vis\~^ 8.1 截止滤光片的特性描述 196
]VjLKFb~U 8.2 吸收型截止滤光片 197
A7Y_HIo 8.3 干涉型截止滤光片 198
dWpk=' 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
d"&3Q_2CD 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
uxDLDA$; 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
HeS'~Z$ 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
rc{o?U'^- 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
+/N1_ 8.3.6 截止带的展宽 210
z7=fDe
- 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
u,9q<&, 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
qgexb\x\4 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
Eo=HNe 习题 221
\Jpw1,6 参考文献 221
"c
Pz|~ 第9章 带阻滤光片 223
r{ @ `o@q 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
KH}t:m+h 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
!S,pRS+ 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
vLn> 4SK 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
ScJu_Af 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
hqW$kw 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
$u5.!{Wq? 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Vy;_GfT$ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
e_.~n<= 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
5
,ZRP'oI 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
k3yxx]Rk/ 习题 241
^!uO(B& 参考文献 241
1t2cY;vJ 第10章 分光镜 243
`|,tCM&- 10.1 中性分光镜 243
'j#a%j@{ 10.1.1 金属膜中性分光 244
#W5Yw>$ 10.1.2 介质膜中性分光 245
P"Rk?lL 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
~@fanR = 10.2 双色分光镜 249
(Y;'[. 10.3 偏振分光 254
eT\p-4b 10.3.1 偏振特性的描述 254
N|N/) 10.3.2 平板偏振分光镜 255
X[{\3Av 10.3.3 棱镜偏振分光 258
Pz
{Ig 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
\e0x,2 10.4 消偏振分光 262
=,E'~P 10.4.1 偏振分离的描述 263
H%T3Pc 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
uXNp!tY 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
OR~G Ov| 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
u'Pn(A@1R 10.5 分光中的消色差问题 280
+/_!P;I 习题 281
i n?T]} 参考文献 282
W_D%|Ub2X 第二篇 薄膜扶术基础
z1qUz7 第11章 薄膜制备技术 283
3G(skphE 11.1 真空技术简介 283
c#x7N9;"! 11.1.1 真空的基本知识 283
#tP )-ww 11.1.2 真空的获得 284
P.1Qc)m4 11.1.3 真空的测量 286
-;S3| 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
ASM1Y]'Z 11.2.1 蒸镀法 289
_<Vg[-:1 11.2.2 溅射法 300
QvNi8TB 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
J{x##p<F$ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
WiwwCKjSa 11.3.2 常压化学气相沉积 308
jL2MW(d^Q 11.3.3 低压化学气相沉积 308
=ZrjK=K 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
bY&YSlO 11.3.5 光化学气相沉积 310
Qv=Bq{N 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
b@F_7P% 11.3.7 原子层沉积 312
^CX,nj_( 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
{{GHzW 11.4.1 化学镀 313
A1 b6Zt 11.4.2 阳极氧化法 314
A7e_w
7?a 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
p+5#dbyr 11.4.4 电镀 315
yT 2vO_rH 11.4.5 LB 膜制备技术 315
\O,j}O' 11.5 光刻蚀 316
@US '{hO1p 11.5.1 光刻工艺 316
L1:}bH\y 11.5.2 光刻胶 317
v@]6<e$ 11.5.3 掩模 318
+*Q9.LjV 11.5.4 曝光 318
^$6bs64FSm 11.5.5 刻蚀方法 318
Je@p5(f 11.5.6 无掩模刻蚀 321
#C'o'%!( 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
<w%DyRFw3 习题 323
v3!by N^ 参考文献 324
}v,W-gA 第12章 光学薄膜检测技术 326
5Bzuj` 12.1 光谱分析技术基础 326
~c9vdK 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
.Wd.)^? 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
h^Arb=I 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
18J.vcP 12.2.1 透射率测量 333
4bFv"b 12.2.2 反射率测量 334
R^F7a0" 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
P=}H1# 12.3.1 吸收测量 338
0 %C!`7 12.3.2 散射测量 342
Vl&+/-V 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
U3(L.8(sA 12.4 光学薄膜常数测量 347
01UqDdoj 12.4.1 光度法 348
o&*1U"6D 12.4.2 全反射衰减法 354
IZzhJK M1V 12.4.3 椭圆偏振法 357
(4E.Li<O 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
|~Htj4K/ 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
alWx=+d 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
aEV|>K=6Y' 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
vK[v
eFH 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
WX+< 4j 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
F%Ro98?{ 12.6.1 薄膜微结构 368
{^2({A#& 12.6.2 薄膜微结构检测 371
1"*Nb5s 12.6.3 雕塑薄膜 372
N}eU.#L 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
VGkW3Nt0 12.7 薄膜非光学特性测量 375
#J'Z5)i| |% la