《
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。
IcqzMmb U+ Yu_=o{ vKPLh 目录
FB,rQ9D 第一篇 薄膜元学基本理抢
:.BjJ2[S 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
WSU/Z[\`H 1.1 麦克斯韦方程 1
h<'tQGC 1.2 平面电磁波 6
UWqX}T[^ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
WHjJR 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
e50xcf1u 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
pnuwjU- 1.3 平均电磁能流密度光强 9
Rm,>6bQx 1.4 电磁波谱、
光谱 10
p}I\H
^"8+ 习题 12
Q>\DM'{:4 参考文献 12
FW3E UC)P 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
{fEb> 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
@3b @]l5 2.1.1 S波反射与透射 14
(VC Jn<@@ 2.1.2 P波反射与透射 16
]<%NX
$9\ 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
7FaF]G 2.2.1 S 波反射与透射 18
XfIsf9 2.2.2 P 波反射与透射 20
(bNoe(<qU 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
KG(l=? N 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
NYxL7 :9 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
5[*8CY 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
<?;KF2A({ 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
>wYmx4W> 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
By*YBZ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
Mbly-l{| 2.5.1 全反射与倏逝波 36
Ya<V@qd 2.5.2 全透射 37
a>Aq/= 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
&(o&Y 2.6 反射率和透射率 39
D^t:R?+ 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
I&^hG\D 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
]gA2.,)}D 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
D~Q-:G$x 习题 44
G_k_qP^: 参考文献 44
NP!LBB)=Y 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
JnQ@uZb` 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
nI73E 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
~Kt+j 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
o=lZl_5/u; 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
Q!AGalP z 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
]R09-s 0$7 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
k0b6X5 3.4.1 一阶近似 62
'w/S6j 3.4.2 二阶近似 63
64'sJc. 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
FId,/la 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
PyQ\O* 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
anKflt3 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
TOvsW<cM 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
\^'-=8<*> 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
8|!"CQJ|H 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
%_39Wa 习题 79
:[C|3KKe" 参考文献 79
m.5@qmQ 第4章 膜系设计图示法 81
?2gXF0+~Y2 4.1 矢量法 81
?;_Mx al' 4.2 导纳图解法 87
z_(4 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
+}mj;3i 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
cI@'Pr4:FJ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
}_+) :<Db 4.3 金属膜导纳圆图 97
Io/;+R. 4.4 膜系层间电场分布 99
3@0!]z^W 习题 100
|*8X80< 参考文献 101
=""5
c 第二篇 光学等膜分类反应用
O^3XhTW^\~ 第5章 增透膜 102
-_Z 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
j0=H6Y 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
.F\[AD 5 5.3 透射滤光片组合透射率 106
#! (2@N8 5.4 均匀介质增透膜 107
=[TXH^.0 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
$9G".T 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
W yP] ]I. 5.5 非均匀介质增透膜 113
s`]SK^j0 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
F*4G@) 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
90=gP 习题 118
Gy'/)}}Z 参考文献 118
1l.HQ IS 第6章 高反射膜 120
0OtUb:8LX 6.1 反射镜组合的反射率 120
)~w
bu2; 6.2 周期多层膜系的反射率 121
h6:|RGF 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
[XP\WG>s 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
{JfL7% 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
k/Q8:qA 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
<yw=+hz[u 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
M'NOM>8 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
MiMDEe%f% 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
ndvt
$* 6.8 金属反射镜 134
\`*]}48Z 6.8.1 常用金属反射镜 134
4Ub7T=LG 6.8.2 金属一介质反射镜 136
~KxK+6[ : 6.9 影响反射特性的因素 137
F]RZP/D` 6.10 高反射镜应用实例 143
8b25D|8l 6.10.1
激光高反射镜 143
HoZsDs.XZ 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
0.U-
tg0 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
$A98h-*x 习题 146
:4Y5 参考文献 146
Saks~m7, 第7章 带通滤光片 149
@|d`n\%x 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Ma ]*Pled 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
{C%f~j 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
e,*@+E\4 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
t+Qx-sW 7.3.2 膜系透射定理 153
J(,{ -d-E 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
8`|Z9umW* 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
%(r.`I$ 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
87R$Y> V 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
[3v&j_ 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
suN}6CI 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
h0-CTPQ7A 7.4.3 诱导带通滤光片 174
P#,g5 7.5 超窄带带通滤光片 183
l~x
6R~q 7.6 宽带带通滤光片 185
Z:VT%- 7.7 带通滤光片的角特性 186
6'.CW4L 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
$N4i)>&T2 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
1L4v X 习题 193
o4YF,c+>q 参考文献 193
4B-+DH>{6 第8章 截止滤光片 196
)kE1g& 8.1 截止滤光片的特性描述 196
.h@bp1)l 8.2 吸收型截止滤光片 197
z2;<i|Ez0 8.3 干涉型截止滤光片 198
8~iggwZ~h" 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
rpL]5e! 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
\Bl`;uXb 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
0E^S!A7 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
yY80E[v 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
~@D{&7@ 8.3.6 截止带的展宽 210
=^w:G =ymS 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
*zv*T"&ZP 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
4` :Eiik&p 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
I5W#8g!{ 习题 221
6I\4Yv$N 参考文献 221
IG4`f~k^ 第9章 带阻滤光片 223
stq%Eg? 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
Ka8Bed3 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
:?\Je+iA 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
gzp]hh@4 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
L ?S#3@Pa 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
>NtJ)N* 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
[:l=>yJ{( 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
)fbYP@9>a 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
]KQBek#DD 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
e Y(JU5{ 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
<1kK@m -E 习题 241
F>aaUj 参考文献 241
G@,XUP 第10章 分光镜 243
gnw?Y 2 10.1 中性分光镜 243
(q=),3/<pU 10.1.1 金属膜中性分光 244
{s?x
NU 10.1.2 介质膜中性分光 245
:\|<7n 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
Q&&oP:4~X* 10.2 双色分光镜 249
[f`7+RHrd 10.3 偏振分光 254
k1HCPj 10.3.1 偏振特性的描述 254
q) y<\cEO 10.3.2 平板偏振分光镜 255
P"Y7N?\]( 10.3.3 棱镜偏振分光 258
'H'R6<z5 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
Gg{M 10.4 消偏振分光 262
+\25ynM 10.4.1 偏振分离的描述 263
Ji0FHa_ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
] U.*KkQ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
US]I[Y6V 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
@}_Wl<kn 10.5 分光中的消色差问题 280
+?GsIp@>jh 习题 281
Jmun^Q/h 参考文献 282
)Vpt.4IBd 第二篇 薄膜扶术基础
\T^ptj(0 第11章 薄膜制备技术 283
fD2)/5j1 11.1 真空技术简介 283
c{})Z= 11.1.1 真空的基本知识 283
:+meaxbu 11.1.2 真空的获得 284
B[;aNyd< 11.1.3 真空的测量 286
r!/<%\S 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
Ko %e#q- 11.2.1 蒸镀法 289
ZO]P9b 11.2.2 溅射法 300
rch Kr w 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
MD[;Ha 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
nYy+5u]FG 11.3.2 常压化学气相沉积 308
b}Xh|0`b+ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
o}y(T07n 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
T}Ve:S 11.3.5 光化学气相沉积 310
*JiI>[ 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
2X 0<-Y#' 11.3.7 原子层沉积 312
r)[Xzn 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
Er<!8;{?
11.4.1 化学镀 313
!iU$-/,1 e 11.4.2 阳极氧化法 314
X1^Q1?0 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
5a2+6N 11.4.4 电镀 315
8T3Nz8Q7 11.4.5 LB 膜制备技术 315
}hS$F 11.5 光刻蚀 316
*)s^+F 0 11.5.1 光刻工艺 316
4z,/0 11.5.2 光刻胶 317
F+<Z%KuCu 11.5.3 掩模 318
4,?WNPqo 11.5.4 曝光 318
%(:{TR 11.5.5 刻蚀方法 318
fY!9i5@' 11.5.6 无掩模刻蚀 321
* 5(%'3 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
&M6Zsmo 习题 323
Sgn<=8,6c 参考文献 324
H}gp`YW:4 第12章 光学薄膜检测技术 326
D|IS@gWa 12.1 光谱分析技术基础 326
RSup_4A 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
fxc?+<P 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
#E#Fk3-ljQ 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
u0nIr9 12.2.1 透射率测量 333
c uHF^l 12.2.2 反射率测量 334
RhkTN'vO 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
Zhc99 L&K 12.3.1 吸收测量 338
t@q==VHF 12.3.2 散射测量 342
gB]jLe 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
T%w5%{dqJ 12.4 光学薄膜常数测量 347
?b\oM
v5y 12.4.1 光度法 348
UvuAN:' 12.4.2 全反射衰减法 354
@x_0AkZU 12.4.3 椭圆偏振法 357
ku
GaOO
12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
iKG," 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
=Jswd 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
Em(Okr,0 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
FA{(gib@9 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
;Swy5z0=ro 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
ba^/Ar(B 12.6.1 薄膜微结构 368
|g1Pr9{wy 12.6.2 薄膜微结构检测 371
C@u}tH
) 12.6.3 雕塑薄膜 372
NYc ;Zwv9 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
%$67*pY'JH 12.7 薄膜非光学特性测量 375
5E
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g HF*j=qt!