《
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。
f4p*!e XdJD"|,h c6F?#@? 目录
eA1g}ipm 第一篇 薄膜元学基本理抢
+1wEoU.l2 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
.8QhJHwd 1.1 麦克斯韦方程 1
!U?C_ 1.2 平面电磁波 6
H}r]j\ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
cgG*7E 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
F qJ`d2E 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
4vL\t
uoz 1.3 平均电磁能流密度光强 9
&n| <NF 1.4 电磁波谱、
光谱 10
C+/EPPi 习题 12
Lz1KDXr`)+ 参考文献 12
+}m`$B}mJ 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
z/91v#}. 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
gR!hN.I 2.1.1 S波反射与透射 14
-F/)-s6#!' 2.1.2 P波反射与透射 16
'ij+MU1 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
nN&dtjoF 2.2.1 S 波反射与透射 18
p8 S~`fjV 2.2.2 P 波反射与透射 20
x9F* $G 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
yreH/$Ou8 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
dXDyY 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
#!_4ZX 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
f=91
Z_M 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
J <z
^C 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
#^RIp>NN9 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
r4u,I<ZbH 2.5.1 全反射与倏逝波 36
M+")*Opq 2.5.2 全透射 37
YN)qMI_`A 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
o Tvg%bX 2.6 反射率和透射率 39
/mJb$5=1 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Gu{1%bb#kL 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
lFuW8G,-f@ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
yE
N3/-S+ 习题 44
Fdl0V:< 参考文献 44
@B0fRG y 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
<,O|fY% 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
gGNo!'o 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
0>m$e(Z 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
BT(eU*m- 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
0<uL0FOT 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
A
PSkW9H 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
DPY+{5q2 3.4.1 一阶近似 62
e lM<S3 3.4.2 二阶近似 63
?ZTA3mV?+ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
|9i[*] 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
!gyW15z' 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
6a9:P@tY 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
`!X8Cn
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
@ebY_* 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{4(zR^ 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
y z3=# 习题 79
7&etnQJ{ 参考文献 79
V,zFHXO 第4章 膜系设计图示法 81
, MqoX-+ 4.1 矢量法 81
bfb9A+]3' 4.2 导纳图解法 87
"WY5Pzsi: 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
~W"@[*6w 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
Z!q$d/1 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
`E;xI v| 4.3 金属膜导纳圆图 97
b$Ei>%'/"; 4.4 膜系层间电场分布 99
fM&
fqI 习题 100
k N* I_# 参考文献 101
guCCu2OTA% 第二篇 光学等膜分类反应用
&n?RKcH}d 第5章 增透膜 102
H9;IA> 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
Ta3* G 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
7<:o4\q?m 5.3 透射滤光片组合透射率 106
t\:=|t, 5.4 均匀介质增透膜 107
^0{t 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
',Z]w;D!G 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
Lf.Ia*R: 5.5 非均匀介质增透膜 113
1D1kjM^Bo 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
F1}d@^K
7d 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
iig4JP'h 习题 118
]w*` } 参考文献 118
oG hMO 第6章 高反射膜 120
lwG)&qyVd 6.1 反射镜组合的反射率 120
18j>x3tn 6.2 周期多层膜系的反射率 121
3:w_49~:~ 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
Ii3F|Vb G 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
giIPK& 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
~md06"AYJ 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
f6(1jx" 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
<}xgp[O 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
_/ 5 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
;xFB
/, 6.8 金属反射镜 134
M`iE'x 6.8.1 常用金属反射镜 134
{a2Gb 6.8.2 金属一介质反射镜 136
4"nYxL"<4 6.9 影响反射特性的因素 137
00-2u~D& 6.10 高反射镜应用实例 143
pL*aU=FjQ 6.10.1
激光高反射镜 143
Yp3 y%n 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
>CcDG 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
JS?%zj&@ 习题 146
0XC3O 8q 参考文献 146
benqm ~{\ 第7章 带通滤光片 149
@tRDKPh 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Ew;AYZX 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
D2Q0p(#% 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
-`X`Ff 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
Ai:,cY5% 7.3.2 膜系透射定理 153
39pA:3iTd 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
EIpz-"S 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
1(i%nX<U 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
8X? EB6=c 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
]W`M
<hEI 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
t,A=B(W 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
4B[uF/[ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
gL@]p 7.5 超窄带带通滤光片 183
k5}Qx'/l 7.6 宽带带通滤光片 185
y\9#"=+ 7.7 带通滤光片的角特性 186
d&ff1(j( 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
pI_:3D
xe 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
pOB<Bx5t 习题 193
$EdL^Q2KAy 参考文献 193
&-My[t 第8章 截止滤光片 196
}:s.m8LC5n 8.1 截止滤光片的特性描述 196
s|[qq7 8.2 吸收型截止滤光片 197
1bDXv,nD 8.3 干涉型截止滤光片 198
k O.iJcZg 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
VHLNJnA 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
n-GoG(s..b 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
I2)2'j,B 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
ra@CouR^c{ 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
@L 6)RF 8.3.6 截止带的展宽 210
j]mnH`#BL 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
oykb8~u}} 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
V1Gnr~GM 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
(7$BF~s:, 习题 221
SUvrOl
参考文献 221
.rX,*|1x 第9章 带阻滤光片 223
Bq-}BN?pz 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
>oi?aD% 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
L)9Z Op5 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
/*"pylm 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
{=U*!`D 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
fMM%,/b{ 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
PH^Gjm 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
}Q6o#oZ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
?jvuTS 2 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
;R@D 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
[;~"ctf{ 习题 241
E>r7A5Uo 参考文献 241
Wn?),=WQ{ 第10章 分光镜 243
j0{Qy;wP ) 10.1 中性分光镜 243
s+=':Gcb(C 10.1.1 金属膜中性分光 244
bV"t;R9 10.1.2 介质膜中性分光 245
*|@386\ 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
0fqycGSmU 10.2 双色分光镜 249
QTN'yd?WE 10.3 偏振分光 254
"];@N!dA 10.3.1 偏振特性的描述 254
_~F
0i? 10.3.2 平板偏振分光镜 255
ID{XZ 10.3.3 棱镜偏振分光 258
);n/G 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
Y|tK19 10.4 消偏振分光 262
.t&G^i'n 10.4.1 偏振分离的描述 263
*=T(ncR[' 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
NQvI=R-g 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
5/CF_v 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
% w 10.5 分光中的消色差问题 280
|TR
+Wn 习题 281
uaky2SgN 参考文献 282
6V#EEb 第二篇 薄膜扶术基础
(I35i!F+tY 第11章 薄膜制备技术 283
{:Kr't<XzF 11.1 真空技术简介 283
#k)t.P
Q 11.1.1 真空的基本知识 283
NBLjBa%eL 11.1.2 真空的获得 284
A<( DYd1H 11.1.3 真空的测量 286
L9F71bs59 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
XBO(
*6"E 11.2.1 蒸镀法 289
+!$`0v 11.2.2 溅射法 300
Zp9kxm' 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
Bx5kqHp^1 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
Ap4.c8f?Q- 11.3.2 常压化学气相沉积 308
f"zmN G' 11.3.3 低压化学气相沉积 308
k*Aee7 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
K%Bz6 ~ 11.3.5 光化学气相沉积 310
i` ay9J8N 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
Y4_xV& 11.3.7 原子层沉积 312
<z>oY2% 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
ZNL+w4 11.4.1 化学镀 313
(Fq:G) $ 11.4.2 阳极氧化法 314
A(cR/$fn6 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
#l7v|)9v 11.4.4 电镀 315
S_;r!. 11.4.5 LB 膜制备技术 315
^6LnB#C& 11.5 光刻蚀 316
Ed2A\S6tl 11.5.1 光刻工艺 316
h ^s8LE3 11.5.2 光刻胶 317
!+QfQghAT 11.5.3 掩模 318
WJ[>p
ELT, 11.5.4 曝光 318
@7V~CNB+ 11.5.5 刻蚀方法 318
n1:q:qMR1 11.5.6 无掩模刻蚀 321
A5%$< 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
:F@goiuC 习题 323
S2nX{= 参考文献 324
g#cet{> 第12章 光学薄膜检测技术 326
NSH4 @x 12.1 光谱分析技术基础 326
/H3w7QU 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
;Me*#/ 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
7q5*grm 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
_+(@? 12.2.1 透射率测量 333
TU*EtE'g/ 12.2.2 反射率测量 334
49c-`[d
L 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
N]6t)Zv 12.3.1 吸收测量 338
?)(-_N&T 12.3.2 散射测量 342
\k{[HfVvn 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
\j3dB
tc 12.4 光学薄膜常数测量 347
K>b4(^lf 12.4.1 光度法 348
x}V&v?1{5 12.4.2 全反射衰减法 354
=Vazxt@[ 12.4.3 椭圆偏振法 357
+%u3% } 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
c"pOi& 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
*
1xs/$` 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
J_m@YkK 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
"Aw)0a[j1 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
AQT_s9"0 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
r\Yh'cRW{ 12.6.1 薄膜微结构 368
CyW|k
Dz 12.6.2 薄膜微结构检测 371
=6"5kz10 12.6.3 雕塑薄膜 372
qMA-# 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
Au}l^&,zN 12.7 薄膜非光学特性测量 375
pe\Nwq QCE7VV1Rw