《
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。
U^%Q}'UYym gQg"j) K~{$oD7! 目录
`Bp.RXsd* 第一篇 薄膜元学基本理抢
5"@*?X K^ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Ad8n<zt| 1.1 麦克斯韦方程 1
$E~`\o%Ev 1.2 平面电磁波 6
S(I{NL}=$ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
)3}9K
^jS 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
I\{ 1u 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
7
:x fPx 1.3 平均电磁能流密度光强 9
~{g [<Qi 1.4 电磁波谱、
光谱 10
@7]yl&LZ 习题 12
u@UMP@"# 参考文献 12
-t'jNR' 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
x b~yM%*c 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
EStB#V^ 2.1.1 S波反射与透射 14
,X-bJA@( 2.1.2 P波反射与透射 16
O)*+="Rg 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
9gDkTYkj 2.2.1 S 波反射与透射 18
2B[X,rL.pX 2.2.2 P 波反射与透射 20
?m}s4a 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
xd?f2=dd~h 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
dI(@ZV{ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
p!7FpxZY 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
OmpND{w 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
.m,_N@, 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
8,4"uuI 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
>}8j+t&T 2.5.1 全反射与倏逝波 36
rdP[<Y9 2.5.2 全透射 37
{_[N<U:QT& 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
9@(PWz=`? 2.6 反射率和透射率 39
x7&B$.>3 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
t ;;U} 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
%KlrSo 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
3*"WG O5 习题 44
w!-gJmX> 参考文献 44
2\MT;;ZTZ 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
rNWw?_H-H( 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
%9F([K 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
u<tbbKM 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
WUe{vV#S'0 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
+US!YU 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
6 l|DU7i 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
@]%IK(| 3.4.1 一阶近似 62
.\ULbN3Z 3.4.2 二阶近似 63
(&F}/s gbi 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
}%ojw | 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
S]e|"n~@ 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
|P
HT694Uz 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
rxvx 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
{tuYs: 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
S"bg9o 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
o4F2%0gJ 习题 79
&ZlVWK~v 参考文献 79
l|JE# 第4章 膜系设计图示法 81
NqazpB* 4.1 矢量法 81
&WuN&As!Z 4.2 导纳图解法 87
DZ'P@f)] 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
Ha0M)0Anv 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
RNEp4x 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
Z*]9E^ 4.3 金属膜导纳圆图 97
PB\(= 4.4 膜系层间电场分布 99
Q0`wt.}V2 习题 100
;40/yl3r3[ 参考文献 101
Ct <udO 第二篇 光学等膜分类反应用
zx"s*:O 第5章 增透膜 102
0y'H~( 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
c \J:![x 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
#?U}&Bd 5.3 透射滤光片组合透射率 106
sQHv%]s 0 5.4 均匀介质增透膜 107
F4-$~v@ 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
;s = l52 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
D(@S+r_ota 5.5 非均匀介质增透膜 113
YNyk1cE 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
Uou1mZz/ 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
<SAzxo:I 习题 118
g#pr yYz 参考文献 118
T9E+\D 第6章 高反射膜 120
93)sk/j 6.1 反射镜组合的反射率 120
5FPM`hLT 6.2 周期多层膜系的反射率 121
F`9xVnK= 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
m/@wh a 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
#>("CAB02T 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
b;B%q$sntC 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
iJI }TVep# 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
lV3x *4O= 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
\g&,@'uh 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
\j}ZB<.> 6.8 金属反射镜 134
d=$Mim 6.8.1 常用金属反射镜 134
^qvZXb 6.8.2 金属一介质反射镜 136
$lfn(b, 6.9 影响反射特性的因素 137
$D~0~gn~ 6.10 高反射镜应用实例 143
~f&E7su-6+ 6.10.1
激光高反射镜 143
ONB{_X? 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
Fo (fWvz 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
[:
n'k 习题 146
>;aWz%- 参考文献 146
P-9)38`5 第7章 带通滤光片 149
]Grek< 7.1 带通滤光片的特性描述 149
^KnU4sD 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
r..iko]T 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
o=:9y-nH 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
/Y:sLGQLD 7.3.2 膜系透射定理 153
:DK {Vg6 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
]!W=^! 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
)` Sr fGp8 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
r Xt}6[S 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
m^!Z_]A![ 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
W@M:a 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
Pf")e,u$ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
j1Y~_ 7.5 超窄带带通滤光片 183
P8OaoPj 7.6 宽带带通滤光片 185
U#7#aeI 7.7 带通滤光片的角特性 186
y1jCg%'H 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
i<C*j4qQ 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
<VMGTBVQ 习题 193
1SQ3-WUs 参考文献 193
=g7x'
kN 第8章 截止滤光片 196
W]$w@.oW[ 8.1 截止滤光片的特性描述 196
m+`cS=-. 8.2 吸收型截止滤光片 197
)J o:pkM 8.3 干涉型截止滤光片 198
<`8n^m* 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
Y Vt% 0 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
(R,#a *CV 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
nmee 'oEw 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
\Gef \ 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
r8t}TU>C 8.3.6 截止带的展宽 210
{r,.!;mHu 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
E<rp7~# 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
nUaJzPl 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
xWH.^o," 习题 221
c8 )DuJ#U 参考文献 221
zF`0J 第9章 带阻滤光片 223
q^@Q"J =v 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
:^lI`9'*R 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
etQCzYIhn 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
dohA0 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
,hDWPs2S 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
dM.f]-g 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
\{_q.;} 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
R3f89 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
B&M%I:i 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
Qab>|eSm 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
^do9*YejX; 习题 241
n1ZbRV 参考文献 241
df8k7D;~e 第10章 分光镜 243
q~F| 10.1 中性分光镜 243
c1(RuP:S 10.1.1 金属膜中性分光 244
o+iiSTJEe 10.1.2 介质膜中性分光 245
Hzm:xg 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
G<zwv3 10.2 双色分光镜 249
/obfw^ 10.3 偏振分光 254
wq`s-qZu 10.3.1 偏振特性的描述 254
fivw~z|[@ 10.3.2 平板偏振分光镜 255
;J( 8
L 10.3.3 棱镜偏振分光 258
.<0ye_S'y 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
f].h^~.q 10.4 消偏振分光 262
](]i 'fE> 10.4.1 偏振分离的描述 263
y%$AhRk*U 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
KJUH(]>F 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
gT{Q#C2Baw 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
<18( 10.5 分光中的消色差问题 280
<Xhm`rH 习题 281
HQ_Ok` 参考文献 282
aH(J,XY 第二篇 薄膜扶术基础
h]&GLb&<? 第11章 薄膜制备技术 283
:wyno#8`- 11.1 真空技术简介 283
& bm
1Fz 11.1.1 真空的基本知识 283
#<"~~2? 11.1.2 真空的获得 284
%bn jgy 11.1.3 真空的测量 286
!<8W
{LT 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
sRR(`0Zp 11.2.1 蒸镀法 289
8P\G} 11.2.2 溅射法 300
[ZwjOi:) 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
A/$QaB,x 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
pZ{+c 11.3.2 常压化学气相沉积 308
ha<[bu e 11.3.3 低压化学气相沉积 308
MTh<|$
11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
.WJYQi 11.3.5 光化学气相沉积 310
@Sn(lnlB 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
%g$o/A$ 11.3.7 原子层沉积 312
,Ks8*;#r 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
uk:(pZ-uJ 11.4.1 化学镀 313
:K,i\ 11.4.2 阳极氧化法 314
;u
({\K 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
@tnz]^V 11.4.4 电镀 315
H [\o RId 11.4.5 LB 膜制备技术 315
:gibfk]C 11.5 光刻蚀 316
/ &5,3rU.G 11.5.1 光刻工艺 316
N7zft 11.5.2 光刻胶 317
yjX9oxhtL 11.5.3 掩模 318
B)g[3gQ 11.5.4 曝光 318
e2TiBTbQaF 11.5.5 刻蚀方法 318
'3tCH)s 11.5.6 无掩模刻蚀 321
M#6W(|V/ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
qOtgve`jX 习题 323
*I.f1lz%* 参考文献 324
%3-y[f 第12章 光学薄膜检测技术 326
.f2bNnB~pP 12.1 光谱分析技术基础 326
cd_yzpL@}J 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
dt]-,Y
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
L|7R9+ZG 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
prF%.(G2) 12.2.1 透射率测量 333
b94DJzL1z 12.2.2 反射率测量 334
BhGu!Y6f 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
G`61~F% 12.3.1 吸收测量 338
U(g:zae 12.3.2 散射测量 342
hd<c&7|G' 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
sf87$S0 12.4 光学薄膜常数测量 347
&%DY \* 12.4.1 光度法 348
$k%2J9O 12.4.2 全反射衰减法 354
P
l]O\vh 12.4.3 椭圆偏振法 357
^"2J]&x`G 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
E6ElNgL 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
mR:uj2* 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
(m/G(wg 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
v>)"HL"XG 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
PiIpnoM 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
S`0(*A[W* 12.6.1 薄膜微结构 368
(Zrj_P`0[ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
)9`qG:b' 12.6.3 雕塑薄膜 372
\&3+D8H>n 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
g|yvF-+ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
'Aq{UGN pJ"qu,w