《
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。
3p39`"~ T_s_p LIS)(X<]? 目录
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mB 第一篇 薄膜元学基本理抢
4~k\j 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
qIVx9jNN 1.1 麦克斯韦方程 1
@XgKYm
1.2 平面电磁波 6
`Bo*{}E 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
q+Lr"&'Q 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
X>d"]GD 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
=+/eLKG 1.3 平均电磁能流密度光强 9
!Z`j2
e} 1.4 电磁波谱、
光谱 10
sR(9IW- 习题 12
{v=T [D 参考文献 12
gcE|#1> 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
Uo-)pFN^ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
!g?|9 2.1.1 S波反射与透射 14
s:OFVlC%\ 2.1.2 P波反射与透射 16
CpA|4'# 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
=q>'19^Jx 2.2.1 S 波反射与透射 18
'= _/ 1F*q 2.2.2 P 波反射与透射 20
y-T| # 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
%dRo^E1p 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
DQNnNsP:M- 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
lphFhxJA{ 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
3[\iQ*d }B 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
Ky|88~}:C9 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
Y,GU%[+ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
e&simX;W 2.5.1 全反射与倏逝波 36
TkE 8D
n 2.5.2 全透射 37
Fw/6?:C}O6 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
AjmVc]) 2.6 反射率和透射率 39
?5U2D%t 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Da&vb
D-Bg 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
IC#>X5 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
?Eg(Gu.J 习题 44
0]>u)% 参考文献 44
pA`+hQNN 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
<:(6EKJAq} 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
l\BVS) 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
*YW/_ 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
r>dwDBE 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
&J55P]7w 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
ZtV9&rd7 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
YsG%6&zEq 3.4.1 一阶近似 62
3b*cU}go 3.4.2 二阶近似 63
/d0K7F 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
\qR7mI/* 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
oE<`VY| 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
vh"R'o 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
]p*l%(dhY 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
+~'865 { 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
cmBB[pk\ 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
w ihH?~] 习题 79
~Cl){8o 参考文献 79
`kOD[* 第4章 膜系设计图示法 81
lwHzj&/ ~ 4.1 矢量法 81
flk=>h| 4.2 导纳图解法 87
_ 6O\W%it 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
P6E3-?4j 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
N<f"] 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
CJ(NgYC h 4.3 金属膜导纳圆图 97
B,M(@5wz 4.4 膜系层间电场分布 99
uJOJ-5}yt 习题 100
$>*3/H 参考文献 101
(>F%UY 第二篇 光学等膜分类反应用
x6(~;J 第5章 增透膜 102
I{
HN67O 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
HKF H/eV 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
'=[?~0(B 5.3 透射滤光片组合透射率 106
anIAM 5.4 均匀介质增透膜 107
U2{ dN> 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
.9R
[*< 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
S7=Bd[4 5.5 非均匀介质增透膜 113
i\1TOP|h 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
~}F{vm 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
dOqOw M.y 习题 118
X'%E\/~u 参考文献 118
zfI>qJ+Nqt 第6章 高反射膜 120
`^bgUmJ~ 6.1 反射镜组合的反射率 120
PH `9MXh 6.2 周期多层膜系的反射率 121
@[5xq 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
+hn+K1 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
RMX:9aQ3F 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
MG[o%I96 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
;epV<{e$q4 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
8dV=[+ 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
7#@cz5Su 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
W4[V}s5u 6.8 金属反射镜 134
~vs}.kb 6.8.1 常用金属反射镜 134
ZaeqOVp/j 6.8.2 金属一介质反射镜 136
;w'D4p= P 6.9 影响反射特性的因素 137
n,=VQOu 6.10 高反射镜应用实例 143
)_{dWf1 6.10.1
激光高反射镜 143
RMd[Yr2e 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
gT$Ju88 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
x;-.
ZVF 习题 146
s >e=?W 参考文献 146
P/xKnm~ 第7章 带通滤光片 149
9UKp?SIF 7.1 带通滤光片的特性描述 149
5nv<^>[J 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
(:._"jp] 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
io,M{Ib 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
T6H}/#*tK 7.3.2 膜系透射定理 153
U"q/rcA 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
A:aE|v/T& 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
S>.SSXlM 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
8#(Q_ 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
T?:glp[4I 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
ojQI7 Uhw 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
,S'p%g 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Ynp{u`? 7.5 超窄带带通滤光片 183
9;Itqe{8w 7.6 宽带带通滤光片 185
+|bmT 7.7 带通滤光片的角特性 186
bA\<.d 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
p[<Dk$7K 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
t<~ $ 习题 193
6fd+Q
/ 参考文献 193
|AcRIq 第8章 截止滤光片 196
NG 8.1 截止滤光片的特性描述 196
hGd<<\ 8.2 吸收型截止滤光片 197
WA]c=4S 8.3 干涉型截止滤光片 198
Y|8:;u' 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
j'%$XvI 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
bhkUKxd 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
BYs-V: 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
Sp7ld7c 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
|;.o8} 8.3.6 截止带的展宽 210
Np'2}6P 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
*g y{] 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
N5]0/,I} 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
S:TgFt0 习题 221
'd+NVj{C 参考文献 221
S/Fkw4% 第9章 带阻滤光片 223
k$H%.l;E 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
kGdt1N[ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
JNkwEZhHyg 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
#ggf' QIHp 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
H2
$GIY 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
C0S^h<iSe* 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
%=?cZfFqO 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
9:`(Q3Ei 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
F%i^XA]a* 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
UilMv~0 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
Qtbbb3m; 习题 241
:4MB]v[K 参考文献 241
6U[4%( 第10章 分光镜 243
]%BWIqbr 10.1 中性分光镜 243
J9\a{c;. 10.1.1 金属膜中性分光 244
({JHZ6uZ 10.1.2 介质膜中性分光 245
@J5Jpt*IE 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
TF 'U 10.2 双色分光镜 249
4'-|UPhx 10.3 偏振分光 254
Si_%Rr&jW 10.3.1 偏振特性的描述 254
x9x E& 10.3.2 平板偏振分光镜 255
iC W*]U 10.3.3 棱镜偏振分光 258
tZ `z 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
O!Oumw,$ 10.4 消偏振分光 262
U$
F{nZ1 10.4.1 偏振分离的描述 263
jM$`(Y 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
NPd%M 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
*+uHQgn( 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
qTAc[Ko 10.5 分光中的消色差问题 280
FBpH21|/y 习题 281
dn}` i 参考文献 282
?Y:8eD"* 第二篇 薄膜扶术基础
v.:3"<ur} 第11章 薄膜制备技术 283
2Fz|fW_ 11.1 真空技术简介 283
_R.B[\r@ 11.1.1 真空的基本知识 283
-
/(s#D 11.1.2 真空的获得 284
jCrpL~tWT 11.1.3 真空的测量 286
/[ 6j)HIS 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
I! > \#K 11.2.1 蒸镀法 289
mcn 2Wt 11.2.2 溅射法 300
W - 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
`ORECg) 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
UK1_0tp]x 11.3.2 常压化学气相沉积 308
nK$X[KrV' 11.3.3 低压化学气相沉积 308
K-f1{ 0 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
Pfm_@'8 11.3.5 光化学气相沉积 310
'0\@Mc U] 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
K"b`#xN(t 11.3.7 原子层沉积 312
%e`$p=m 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
WBN w~|DO] 11.4.1 化学镀 313
j6 11.4.2 阳极氧化法 314
@#P,d5^G
11.4.3 溶胶一凝胶法 314
Zum0J{l
h 11.4.4 电镀 315
u{FDdR9< 11.4.5 LB 膜制备技术 315
$&"V^@ 11.5 光刻蚀 316
52b*[tZ 11.5.1 光刻工艺 316
YKbaf(K)9 11.5.2 光刻胶 317
?UK|>9y}Z 11.5.3 掩模 318
7lS#f1E 11.5.4 曝光 318
ovwQ2TuK 11.5.5 刻蚀方法 318
f)g7
3= 11.5.6 无掩模刻蚀 321
Fe.t/amS/ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
MB%Q WU 习题 323
[tg^GOf ' 参考文献 324
rz"txN 第12章 光学薄膜检测技术 326
xB@|LtdO9; 12.1 光谱分析技术基础 326
4n
%?YQ[t 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
W`"uu.~f 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
A<6%r7&B' 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
0<8XI>.3D 12.2.1 透射率测量 333
r}0\}~'?c 12.2.2 反射率测量 334
M[ z)6. 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
TLd `1Ac 12.3.1 吸收测量 338
CH
fVQ|!\ 12.3.2 散射测量 342
:> & fV 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
rU;RGz6} 12.4 光学薄膜常数测量 347
n!')wIk 12.4.1 光度法 348
}U
SC1J 12.4.2 全反射衰减法 354
^/5XZ} * 12.4.3 椭圆偏振法 357
7HVZZ!>~ 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
4QIE8f
Y 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
>Bs#Xb_B] 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
`+t.!tv! 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
Yk42(!
12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
K_
lVISBQ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
I+ es8 12.6.1 薄膜微结构 368
A/7X9ir 12.6.2 薄膜微结构检测 371
h(qQsxIOhS 12.6.3 雕塑薄膜 372
$!5\E>y# 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
UxD5eJJ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
jqH3J2L i/b'4o=8