《
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。
}N^A
(`L iX3Y:
OxGS{zs 目录
iL^bf* 第一篇 薄膜元学基本理抢
qs96($ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
U"Gg
, 1.1 麦克斯韦方程 1
= F!_ivV 1.2 平面电磁波 6
E?L^L3s 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
J$9`[^pV 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
c ilo8x` 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
r8o9C 1.3 平均电磁能流密度光强 9
? {@UB* 1.4 电磁波谱、
光谱 10
\0K3TMl)J 习题 12
RmR-uQU-c 参考文献 12
m :6. 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
}8H_^G8 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
Ts+S>$ 2.1.1 S波反射与透射 14
l%$~X0%DM 2.1.2 P波反射与透射 16
?Ek 3<7d 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
{_ &*"bK 2.2.1 S 波反射与透射 18
D)XV{Wit 2.2.2 P 波反射与透射 20
h($XR+!# 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
.7h:/d
Y: 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
(qf%,F,_L 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
C-vFl[@a0 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
@X _<y 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
C}i1)
2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
<Cbah%X 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
a&'!g)d 2.5.1 全反射与倏逝波 36
t`b!3U>I 2.5.2 全透射 37
5Op|="W. 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
:\]TAQd- 2.6 反射率和透射率 39
=jz*|e|V 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
({"jL*S,q 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
E%A] 8y7 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
>I9w|zFA 习题 44
2j9+ f{ l 参考文献 44
XZ|%9#6 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
4pYscB 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
.(RX;.lw 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
5:oteNc3 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
_TGv"c@V 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
LSX;|#AI 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
rc_K|Df 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
8ZnHp~ 3.4.1 一阶近似 62
il=:T\'U9 3.4.2 二阶近似 63
SxAZ2|/- 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
DdI
V~CxD 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
DlD;rL= 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
^HO'"/tB@D 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
~d9R:t1 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
nIckI!U#D 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
G_5uO58 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
z 1~2w: 习题 79
&jbZL5 参考文献 79
X(YR).a~ 第4章 膜系设计图示法 81
1N3qMm^ 4.1 矢量法 81
w=|"{-ijo 4.2 导纳图解法 87
j'2:z# 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
pGwBhZnb> 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
vXq2="+ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
+NM`y=@@ 4.3 金属膜导纳圆图 97
%^zGM^PD 4.4 膜系层间电场分布 99
`vMrlKq 习题 100
4s <|8 参考文献 101
KtR*/<7IC 第二篇 光学等膜分类反应用
NFAjh?# 第5章 增透膜 102
ZQ MK1 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
y)Y0SY1\j 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
vrGx<0$ 5.3 透射滤光片组合透射率 106
9'{i |xG 5.4 均匀介质增透膜 107
Ub"6OT1tl 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
54^2=bp 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
_e9S"`` 5.5 非均匀介质增透膜 113
!_a@autj 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
dPVl\<L1 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
JSCZX:5 习题 118
V\2&?#GZ 参考文献 118
hFiJHV 第6章 高反射膜 120
}O7!>T 6.1 反射镜组合的反射率 120
x2 _?B[z 6.2 周期多层膜系的反射率 121
f ^vz 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
v}>5!* 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
l
;fO]{ 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
Ok*aP+Wq 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
u A=x~-I 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
C7hJE- 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
vgyv~Px]AW 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
:JI&ngWK 6.8 金属反射镜 134
MODi:jsl 6.8.1 常用金属反射镜 134
DV6B_A{kI 6.8.2 金属一介质反射镜 136
xnp5XhU 6.9 影响反射特性的因素 137
yE3l%<;q 6.10 高反射镜应用实例 143
]Av)N6$&-Z 6.10.1
激光高反射镜 143
#[<XNs!" 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
:krdG%r 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
b-Uy&+:X*d 习题 146
V`,tu `6 参考文献 146
Y!0ZwwW 第7章 带通滤光片 149
c_RAtM<n 7.1 带通滤光片的特性描述 149
0Xe?{!@a 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
]NRQM8\ 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
PDQ\ND 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
XW2{I.:in> 7.3.2 膜系透射定理 153
;bh[TmQTJ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
xUw)mUn@N 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
m0$~O5|4 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
g"P!KPrf1p 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
V9SkB3-' 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
zF-M9f$_PY 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
:OFL@byS 7.4.3 诱导带通滤光片 174
kH9fK80 7.5 超窄带带通滤光片 183
4!,`|W1 7.6 宽带带通滤光片 185
IFd2r;W8 7.7 带通滤光片的角特性 186
.~L^h/)Gjy 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
\5ZDP3I 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
)V6<'>1WZ 习题 193
~a
RK=i$F 参考文献 193
\y\@=j 第8章 截止滤光片 196
9-6E(D-ux 8.1 截止滤光片的特性描述 196
;H%T5$:trP 8.2 吸收型截止滤光片 197
JPt0k 8.3 干涉型截止滤光片 198
FsXqF&{ 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
"A0J~YvYWJ 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
qE W3k), 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
)8244; 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
G|,'6|$jE 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
8`?vWJS 8.3.6 截止带的展宽 210
uz8Y)b 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
]>%M%B 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
g5,Bj 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
6Pzz= ai< 习题 221
m@2;9 参考文献 221
d0"Xlleld 第9章 带阻滤光片 223
rERHfr`OU 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
*|F
;An.N^ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
{;0+N -U 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
]!=,8dY 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
nxZ[E.-\ 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
MNzWTn@ 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
lgL|[ik` 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Ki_8g 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
6k%Lc4W 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
l^,"^vz 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
j1Q"s( 习题 241
p\&Lbuzv 参考文献 241
O,+ZD^ 第10章 分光镜 243
P+j5_ V{\b 10.1 中性分光镜 243
b+rn:R 10.1.1 金属膜中性分光 244
[ {|868 10.1.2 介质膜中性分光 245
F]4JemSjK 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
k:JlC(^h 10.2 双色分光镜 249
'U8% ! 10.3 偏振分光 254
JJ=%\j 10.3.1 偏振特性的描述 254
6$k"B/k 10.3.2 平板偏振分光镜 255
u#&ZD| 10.3.3 棱镜偏振分光 258
UW?(-_8 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
TTSyDl 10.4 消偏振分光 262
q(C <w 10.4.1 偏振分离的描述 263
0K*|B.O 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
]3/_?n-"` 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
g
AZe&"K 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
SJXA 10.5 分光中的消色差问题 280
G7yR&x^ 习题 281
3{j&J- 参考文献 282
"dN4EA&QJ 第二篇 薄膜扶术基础
$ZEwz;HNo 第11章 薄膜制备技术 283
{"x>ewAf 11.1 真空技术简介 283
rbEUq.Yk]~ 11.1.1 真空的基本知识 283
"Om4P| 11.1.2 真空的获得 284
^ rB7&96C, 11.1.3 真空的测量 286
R
| &+g\{; 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
w.2[Xx~ 11.2.1 蒸镀法 289
Y>l92=G 11.2.2 溅射法 300
zKP{A Sk 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
F6$QEiDu@ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
d>f.p"B.gj 11.3.2 常压化学气相沉积 308
0M=U>g) 11.3.3 低压化学气相沉积 308
AzmISm 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
A3#^R%2)W 11.3.5 光化学气相沉积 310
k m(Mv 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
hj_%'kk-A 11.3.7 原子层沉积 312
R;{y]1u 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
IB
sQaxt. 11.4.1 化学镀 313
*NEA(9 11.4.2 阳极氧化法 314
\`!M5FJ 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
S=R}# 11.4.4 电镀 315
F.%g_Xvk: 11.4.5 LB 膜制备技术 315
zv%9?: 11.5 光刻蚀 316
g+xA0qW 11.5.1 光刻工艺 316
'0juZ~>} 11.5.2 光刻胶 317
]sbj8 11.5.3 掩模 318
GF3"$?Cw 11.5.4 曝光 318
mg)Zo C 11.5.5 刻蚀方法 318
Xaca=tsO 11.5.6 无掩模刻蚀 321
3,QsB<9Is 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
+$b_,s 习题 323
3ZF- n` 参考文献 324
xMb)4 cw} 第12章 光学薄膜检测技术 326
5dPPm%U{ 12.1 光谱分析技术基础 326
r/32pY 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
jYv`kt 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
W_C#a'$ 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
V\ 7O)g 12.2.1 透射率测量 333
\+STl#3*q 12.2.2 反射率测量 334
QQB\$[M!Z 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
KqE5{ q 12.3.1 吸收测量 338
7E-1
#4 12.3.2 散射测量 342
_,U`Iq+X 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
BM@:=>ypQ 12.4 光学薄膜常数测量 347
B}(+\Q$I 12.4.1 光度法 348
C_RxJWka 12.4.2 全反射衰减法 354
RJz$$,RU 12.4.3 椭圆偏振法 357
|?tUUT!`t 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
dCF!. 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
O7MFKAaD 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
QNk\y@yKw 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
+ \DGS 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
"8'aZ.P 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
}qa8o 12.6.1 薄膜微结构 368
RO]Vn]qb 12.6.2 薄膜微结构检测 371
2}ttCm 12.6.3 雕塑薄膜 372
O!3MXmaO 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
^hpdre" 12.7 薄膜非光学特性测量 375
C_&-2Z >sUavvJ~x