《
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。
)t#v55M p+pBk$4 X":T>)J- 目录
q0a8=o"| 第一篇 薄膜元学基本理抢
$QB~ x{v@n 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
>#[u"CB 1.1 麦克斯韦方程 1
}+wvZq +c 1.2 平面电磁波 6
d2!A32m 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
c'gV 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
u}:p@j}Zv 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
TjswB# 1.3 平均电磁能流密度光强 9
m\];.Da 1.4 电磁波谱、
光谱 10
2xx 习题 12
[Jjb<6[o
参考文献 12
HLYTt)f} 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
+ yF._Ie= 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
@VVDN
2.1.1 S波反射与透射 14
D') m8:> 2.1.2 P波反射与透射 16
jLy3c@Dp 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
g=gWkN
< 2.2.1 S 波反射与透射 18
[|)Eyd[G 2.2.2 P 波反射与透射 20
e~+VN4D&b> 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
'. '} 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
tU :,s^E"# 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
U fzA/ 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
2
u{"R 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
_K#LOSMfj/ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
"B~ow{3 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
PI5a'k0F 2.5.1 全反射与倏逝波 36
0';U3:=i, 2.5.2 全透射 37
^q$m>|KI 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
`]0E) 2.6 反射率和透射率 39
REe<k<>p~ 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
u*aFWl]= 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
c@]_V
2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
MBO3y&\S4 习题 44
+F9)+wT~;q 参考文献 44
0bt"U=x4 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
9P M\D@A{ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
1lJY=`8qa 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
!&ly :v! 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
@/w($w" 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&+`7 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
bc{ {a 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
;Az9p h 3.4.1 一阶近似 62
fF\s5f#: 3.4.2 二阶近似 63
kp4(_T7R 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
\U0p?wdr: 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
(1|_Nr 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
sUki|lP 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
9MmAoLm 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
w[A$bqz 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
<H,q( :pM 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
Buue][[ 习题 79
6;:s N8M+1 参考文献 79
**%/Ke[ 第4章 膜系设计图示法 81
5c W2 4.1 矢量法 81
!5/jDvh
4.2 导纳图解法 87
FBR]) h'Z 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
Fk(+S:{yQ 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
%s^2m"ca}= 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
%B,>6 `[ 4.3 金属膜导纳圆图 97
Q}A*{9#|
4.4 膜系层间电场分布 99
AaVj^iy/X 习题 100
mX2(SFpJar 参考文献 101
~ PO)>; 第二篇 光学等膜分类反应用
RoG
`U 第5章 增透膜 102
Y\Z.E; 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
y(#Aze{yC 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
2itJD1; 5.3 透射滤光片组合透射率 106
tqnvC
UIE 5.4 均匀介质增透膜 107
efK|)_i
: 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
0E6tH&
;> 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
]
BJ] 5.5 非均匀介质增透膜 113
Ic%c%U=i 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
C6$F.v 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
wRa$b 习题 118
Wsz-#kc\[ 参考文献 118
0gI^GJN%Y! 第6章 高反射膜 120
WSt&?+Y 6.1 反射镜组合的反射率 120
K,!"5W rX* 6.2 周期多层膜系的反射率 121
4\cJ}p}LZ{ 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
r34q9NFT5 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
P6n9yJ$,cb 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
BrWo/1b 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
!9 B` 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
:sf(=Y.qA 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
W?`%it5 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
b5-W K; 6.8 金属反射镜 134
k>2tC< 6.8.1 常用金属反射镜 134
7j9X<8* 6.8.2 金属一介质反射镜 136
_{eH"
,( 6.9 影响反射特性的因素 137
7Fg-}lJAC 6.10 高反射镜应用实例 143
gc
ce]QS 6.10.1
激光高反射镜 143
&jg..R 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
1>KZ1Kf 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
0u3"$o'R 习题 146
Y(qyuS3h~* 参考文献 146
7U@;X~c 第7章 带通滤光片 149
g RX`61 7.1 带通滤光片的特性描述 149
ckglDhC 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
[m}58?0~x 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
)kBN]>&R 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
m(B,a,g< 7.3.2 膜系透射定理 153
MPexc5_ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
-W#-m'Lvu 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
D^G5$hi 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
QJsud{ada 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
Po~u-5 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
q h+c}"4m 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
|JR;E$ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
v0d<P2ix 7.5 超窄带带通滤光片 183
Hq>"rrVhx 7.6 宽带带通滤光片 185
O%$XgEJ8p 7.7 带通滤光片的角特性 186
MFHc>O
DA 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
w
b@Zna 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
IK
/@j 习题 193
uTX0lu; 参考文献 193
m^9[k,;K 第8章 截止滤光片 196
U#7moS'r 8.1 截止滤光片的特性描述 196
kOQq+_Y
8.2 吸收型截止滤光片 197
HxH.=M8S_ 8.3 干涉型截止滤光片 198
OLl?1 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
_:0)uR LS 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
_w'N 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
W=$cQ(x4Z 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
ql+tqgo 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
5@:c6(5$ 8.3.6 截止带的展宽 210
bsn.HT"5 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
Zl:Z31 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
Mzbbr57n 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
DNh{J^S"}w 习题 221
r=`]L-}V 参考文献 221
7p!w(N?s 第9章 带阻滤光片 223
FTA[O.tiG 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
s--\<v 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
q3~RK[OCq 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
knPo"GQW 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
4;_<CB 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
2".^Ma^D! 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
--32kuF&( 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
[xrM){ItW 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
QIcg4\d%s 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
_kJ?mTk 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
qXb{A*J 习题 241
ckZZ)lW`* 参考文献 241
9AbSt&# 第10章 分光镜 243
3 E~d 10.1 中性分光镜 243
)Q!3p={S* 10.1.1 金属膜中性分光 244
b')Lj]%;k 10.1.2 介质膜中性分光 245
H=f'nm]dQ 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
U'Xw'?Uj 10.2 双色分光镜 249
rl<!h5 10.3 偏振分光 254
8:iu 8c$ 10.3.1 偏振特性的描述 254
!aVwmd'9 10.3.2 平板偏振分光镜 255
Qxvj`Ge 10.3.3 棱镜偏振分光 258
SvE|" 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
z@_9.n] 10.4 消偏振分光 262
_;M46o%h 10.4.1 偏振分离的描述 263
AIx,c1G]K 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
RCS91[ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Pdg %:aY 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
!JkH$~ 10.5 分光中的消色差问题 280
H"_]Hq 习题 281
&)8-iO 参考文献 282
Q]?Lg 第二篇 薄膜扶术基础
$c WO`\XM 第11章 薄膜制备技术 283
#kuk3}& 11.1 真空技术简介 283
0%m}tfQ5 11.1.1 真空的基本知识 283
'+
8.nN 11.1.2 真空的获得 284
"DW; 6<m 11.1.3 真空的测量 286
X1P_IB 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
E8:4Z$|c 11.2.1 蒸镀法 289
$p}
/& 11.2.2 溅射法 300
azUEp8`| 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
G?y'<+Awt 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
zeXMi:X 11.3.2 常压化学气相沉积 308
Hko(@z 11.3.3 低压化学气相沉积 308
_>/T<Db 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
V?k"BU 11.3.5 光化学气相沉积 310
/eoS$q 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
zW@OSKq4 11.3.7 原子层沉积 312
CD]2a@j{ 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
d^&F%)AT 11.4.1 化学镀 313
R/yOy^< 11.4.2 阳极氧化法 314
)<6zbG 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
Qoj}]jve 11.4.4 电镀 315
Dm3/i|Y 11.4.5 LB 膜制备技术 315
+UK". 11.5 光刻蚀 316
~okIiC]# 11.5.1 光刻工艺 316
t*fG;YOg 11.5.2 光刻胶 317
`VT0wAe2; 11.5.3 掩模 318
~)S Q{eK?& 11.5.4 曝光 318
A0NNB%4|/ 11.5.5 刻蚀方法 318
9"@P.8_ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
yqg&dq 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
HzO6hb{jJO 习题 323
T4W"!4[ 参考文献 324
5X7kZ!r 第12章 光学薄膜检测技术 326
^UF]%qqOn 12.1 光谱分析技术基础 326
M!=WBw8Y]a 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
s$ONht 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
&M)S~Hb^ 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
>!j= {hK 12.2.1 透射率测量 333
q4k)E 12.2.2 反射率测量 334
@~!1wPvF`I 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
&h7q=-XU 12.3.1 吸收测量 338
~urV`J 12.3.2 散射测量 342
+ *YGsM`E9 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
@G
vDl=. 12.4 光学薄膜常数测量 347
9`8\<a'rU 12.4.1 光度法 348
$ {$XJs4 12.4.2 全反射衰减法 354
W#<&(s4 12.4.3 椭圆偏振法 357
w"CcWng1 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
6~b~[gA 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
9<An^lLK* 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
Nk-biD/J 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
7'[C+/: 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
HQ%-e5Q 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
lu^c^p; 12.6.1 薄膜微结构 368
Mk=;UBb$X 12.6.2 薄膜微结构检测 371
9o.WJ 12.6.3 雕塑薄膜 372
+$ )C KC 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
nL}bCX{ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
\C3ir & }2Lh'0 xY