《
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。
YKZrEP4^ WnFG{S{s %WG9 dYdS 目录
jdeV|H} u 第一篇 薄膜元学基本理抢
({0)@+V8 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
W)j|rz. 1.1 麦克斯韦方程 1
`pZs T
^G[ 1.2 平面电磁波 6
/76 1o\Q 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
6!iJ;1PeE 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
/(I*,.d 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
~\nBjM2 1.3 平均电磁能流密度光强 9
cR-~)UyrO 1.4 电磁波谱、
光谱 10
C) QKPT 习题 12
,''cNV 参考文献 12
38V3o`f 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
:^ i9] 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
O[17";P 2.1.1 S波反射与透射 14
YO{GU7 2.1.2 P波反射与透射 16
~wnOV#v 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
I:(m aMc 2.2.1 S 波反射与透射 18
$DFv30 f 2.2.2 P 波反射与透射 20
bok.j 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
?zJpD8e 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
~cAZB9Fa 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
!2CL1j0( 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
*x~xWg9^ 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
:Br5a34q 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
gsar[gZ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
iVtl72O 2.5.1 全反射与倏逝波 36
5/[H+O1; 2.5.2 全透射 37
)o1eWL} 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
o{v&.z 2.6 反射率和透射率 39
<q)4la 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Dq\ Jz~ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
|XYEn7^r 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
y #f
QPR 习题 44
|9xI_(+{kP 参考文献 44
~jU/<~s 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
$FH18 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
}g+;y 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
o 6 {\Zzp 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
6[qA`x# 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
TjWE_Bq]g 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
@YvOoTyb 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
v1U?&C 3.4.1 一阶近似 62
os3 8u!3- 3.4.2 二阶近似 63
o!TQk{0 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
e;bYaM4UX 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
09KcKhFB 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
h[KvhbD3 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
<E;pgw! 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
5cr(S~Q; 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
oq/G`{`\ 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
!9*c8bL D 习题 79
~8 H_u 参考文献 79
3FSqd<t;D 第4章 膜系设计图示法 81
kB:Uu}(=N 4.1 矢量法 81
#$~ba%t9% 4.2 导纳图解法 87
h-a!q7]l 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
#T K~eHi 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
eO=s-]mk 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
uhH^>z
KA 4.3 金属膜导纳圆图 97
! hd</_# 4.4 膜系层间电场分布 99
DF]9@{ 习题 100
:nHKl
参考文献 101
Kr'f- { 第二篇 光学等膜分类反应用
uf<@ruN 第5章 增透膜 102
~\p]~qQ\K 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
$yDWu"R8 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
iF5'ygR-Z 5.3 透射滤光片组合透射率 106
-hcS]~F 5.4 均匀介质增透膜 107
w1x"
c>1C 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
5la>a}+!!h 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
[97:4. 5.5 非均匀介质增透膜 113
M$4k; 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
!1T\cS#1% 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
A,CW_ 习题 118
'X).y1' 参考文献 118
4EI7W,y 第6章 高反射膜 120
)C(>H93 6.1 反射镜组合的反射率 120
I3 =#@2 6.2 周期多层膜系的反射率 121
?SQE5Z 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
[AH6~-\ x 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
JTqDr 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
7qO a
;^T 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
rt3qdk5U 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
.LVQx 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
3P~o"a> 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
o56` 6.8 金属反射镜 134
n8=5-7UT 6.8.1 常用金属反射镜 134
TlAR.cV 6.8.2 金属一介质反射镜 136
Xdi:1wW@p 6.9 影响反射特性的因素 137
c0c|z
Ym 6.10 高反射镜应用实例 143
d\MLOXnLq; 6.10.1
激光高反射镜 143
WH ?}~u9 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
g
6]epp[8 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
!g~1&Uw1 习题 146
~AYN 参考文献 146
a8u9aEB 第7章 带通滤光片 149
:.(;<b<\ 7.1 带通滤光片的特性描述 149
?1L.:CS 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
GWsE; 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
M)*\a/6?{ 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
4${jr\q] 7.3.2 膜系透射定理 153
V$0dtvGvH 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
s,bERN7'yO 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
IJTtqo 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
ZZQG?("S' 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
}nt*
[:% 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
d@w~[b 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
Vc^HVyAx@n 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Yw _+`,W 7.5 超窄带带通滤光片 183
]v[|B 7.6 宽带带通滤光片 185
$'W}aER 7.7 带通滤光片的角特性 186
=_j vk. 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
5tQ1fJze 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
!8 &=y 习题 193
[{4MR%-- 参考文献 193
`[o)<<} 第8章 截止滤光片 196
) 9, 8.1 截止滤光片的特性描述 196
Z\[N!Zt| 8.2 吸收型截止滤光片 197
IUR<.Y` 8.3 干涉型截止滤光片 198
/TS=7J# 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
f= >OJ!: 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
<Q|d&vDVfV 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
Uax+dl 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
|AZg*T3:W 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
Cg*H.f%Mr 8.3.6 截止带的展宽 210
zf3v5Hk 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
5cx#SD&5/ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
V"cKJ;s 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
+C7 ~b~ % 习题 221
A^Kbsc 参考文献 221
.q+0pj 第9章 带阻滤光片 223
</uOe.l>Q 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
t1E[uu ,V8 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
.^J2.>. 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
T843": 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
6TP7b| 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
0"~i^ 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
L(GjZAP 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
9@Cv5L?p\ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
8* Jw0mSw 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
E2)h?cs 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
Wg`R_>qQSm 习题 241
Y8flrM2CwG 参考文献 241
UMX@7a,[3 第10章 分光镜 243
0M\D[mg 10.1 中性分光镜 243
r1RG TEkD 10.1.1 金属膜中性分光 244
!3T&4t 10.1.2 介质膜中性分光 245
mf'V) 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
h gJ[LU| > 10.2 双色分光镜 249
f6$b
s+oP 10.3 偏振分光 254
<w3!!+oK" 10.3.1 偏振特性的描述 254
_X?^Cy 10.3.2 平板偏振分光镜 255
\9-"M;R.d 10.3.3 棱镜偏振分光 258
VK@!lJu! 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
UA|u U5Q 10.4 消偏振分光 262
vq34/c^ 10.4.1 偏振分离的描述 263
vloF::1 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
$1SUU F\. 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
!A48TgAeE 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
$1ndKB8)`J 10.5 分光中的消色差问题 280
ON+J>$[[ 习题 281
>:lnt /N3 参考文献 282
-*.-9B~u 第二篇 薄膜扶术基础
4@xE8`+bG 第11章 薄膜制备技术 283
n]he-NHP 11.1 真空技术简介 283
eYx Kp!f 11.1.1 真空的基本知识 283
[$[:"N_ 11.1.2 真空的获得 284
A_KW(;50 11.1.3 真空的测量 286
I}R0q 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
bV/jfV"%E 11.2.1 蒸镀法 289
QY= = GfHt 11.2.2 溅射法 300
#c2ymQm 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
_UuC,Pl3 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
47J5oPT2' 11.3.2 常压化学气相沉积 308
7`u$ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
v0L\0&+ 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
Ewg:HX7<( 11.3.5 光化学气相沉积 310
(W}bG>!#Q8 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
gCyW Vp 11.3.7 原子层沉积 312
,a#EW+" Z 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
jlxpt)0i 11.4.1 化学镀 313
G8Du~h!!U 11.4.2 阳极氧化法 314
$8BPlqBIZ 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
*?MGMhE 11.4.4 电镀 315
NIw\}[-Z0E 11.4.5 LB 膜制备技术 315
6uR^%W8] 11.5 光刻蚀 316
+@r*} 11.5.1 光刻工艺 316
D_Bb?o5 11.5.2 光刻胶 317
zP<pEI 11.5.3 掩模 318
08*v~(T 11.5.4 曝光 318
)m. 4i =X 11.5.5 刻蚀方法 318
13Lr}M& 11.5.6 无掩模刻蚀 321
Wl}&?v&@ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
mkR2i> 习题 323
@e{^`\ l=< 参考文献 324
NF?
vg/{ 第12章 光学薄膜检测技术 326
O+ICol 12.1 光谱分析技术基础 326
yq$,,#XDD= 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
fum0>tff 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
,cqF3 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
H*r>Y 12.2.1 透射率测量 333
%.vVEy 12.2.2 反射率测量 334
VH:]@x//{ 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
9+pmS#>_ 12.3.1 吸收测量 338
eY e, r 12.3.2 散射测量 342
edPUG
N 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
yxc=Z0~1 12.4 光学薄膜常数测量 347
3)RsLI9 12.4.1 光度法 348
0#MqD[U( 12.4.2 全反射衰减法 354
jq!tT%o*B 12.4.3 椭圆偏振法 357
+U@<\kIF 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
LcE+GC 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
e>AE8T 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
0P]E6hWgg 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
PsZ
>P|e1 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
3g6j?yYqb 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
y8DhOlewQ 12.6.1 薄膜微结构 368
y\x+ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
J4\ qEO 12.6.3 雕塑薄膜 372
?C/Te) 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
}-@`9(o`) 12.7 薄膜非光学特性测量 375
x+]\1p m1*O0Tg]"