《
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。
q0*d*j F0u ],F@ .pg H~;s$!lG 目录
l.uW>AoLh 第一篇 薄膜元学基本理抢
2gJkpf9JN 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
/s
Bs eI 1.1 麦克斯韦方程 1
~COd(,ul 1.2 平面电磁波 6
]--"
K{ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
MDauHtF, 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
y q6:7< 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
i#I7ncX 1.3 平均电磁能流密度光强 9
"?>hQM1R 1.4 电磁波谱、
光谱 10
\hDjZ 习题 12
RG6U~o1 参考文献 12
E*s8 nQ" 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
-r%k)4_ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
8Z>=sUMQ 2.1.1 S波反射与透射 14
4tlLh`-8 2.1.2 P波反射与透射 16
c JOT{ 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
%I#[k4,N 2.2.1 S 波反射与透射 18
}K|40oO5 2.2.2 P 波反射与透射 20
|3C5"R3ZGO 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
'wjL7PI 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
fjLS_Q
;h 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
C zxF 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
{YIf rM 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
]SL0Mn g8 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
j4+kL4M@H 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
^]TYS]C 2.5.1 全反射与倏逝波 36
s&L 6C[ 2.5.2 全透射 37
?sclOOh 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
g]9A?#GyE 2.6 反射率和透射率 39
k3UKGP1 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
F/:Jp3@ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
6]fz;\DgP 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
Eb89B%L62G 习题 44
cIg+^Tl 参考文献 44
C!^[d 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
W+BHt{ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
yZY.B
{ 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
-5GRit1q? 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
K2D,
*w 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
:|N(:W>=$Y 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
.Lp\Jyegs 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
:,Mg1Zf 3.4.1 一阶近似 62
L+Q.y~ 3.4.2 二阶近似 63
kmM->v 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
7i88iT 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
li&&[=6A 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
VH6J
@m 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
L)3JTNiB 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
WoWmmZ 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
J'@`+veE 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
Qn`Fq,uvL 习题 79
Yl"l|2
: 参考文献 79
"U*6?]f 第4章 膜系设计图示法 81
F~x>\?iN 4.1 矢量法 81
PLhlbzc f 4.2 导纳图解法 87
aUbmEHFTV 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
>=d%t6%( 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
%Iv*u sXP 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
?K=
X[ 4.3 金属膜导纳圆图 97
W6jdS;3 4.4 膜系层间电场分布 99
N.?)s.D( 习题 100
=v7%IRP5 参考文献 101
[]hC* 第二篇 光学等膜分类反应用
u9D#5NvGs 第5章 增透膜 102
rfYFS96 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
b9 TsuY 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
YxWA]
yL 5.3 透射滤光片组合透射率 106
+K7oyZg 5.4 均匀介质增透膜 107
tVhf1TH# 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
~JG\b?s 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
5'S~PQka* 5.5 非均匀介质增透膜 113
*/y (~O6 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
p
#Y2v 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
|6GDIoZ 习题 118
@q+X:K5b 参考文献 118
rixt_}aE 第6章 高反射膜 120
aW(Hn[}^ 6.1 反射镜组合的反射率 120
';3#t(J; 6.2 周期多层膜系的反射率 121
o>Q=V0? 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
EJ=ud9 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
><H*T{
Pg 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
% jSB9 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
#T$yQ;eQ 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
mH/9J
6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
< m/@_" 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
ZHimS7 6.8 金属反射镜 134
z65Q"A 6.8.1 常用金属反射镜 134
Ih^ziDcW 6.8.2 金属一介质反射镜 136
")D5ulb\ 6.9 影响反射特性的因素 137
?V' zG&n@ 6.10 高反射镜应用实例 143
VQ^}f/A 6.10.1
激光高反射镜 143
l9#@4Os 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
J3c8WS{: 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
^n9)rsb 习题 146
`]j:''K 参考文献 146
;%!]C0? 第7章 带通滤光片 149
:EV*8{:aLU 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Z!2%{HQ=q 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
|:,i 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
&sg~owz 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
0YO/G1O& 7.3.2 膜系透射定理 153
d'k99(vy 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
PIM4c 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
_:~I(c6 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
fzZ`O{$8 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
q6EZ?bo{ 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
{P'^X+B0* 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
AYGe`{ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
@@d6,= 7.5 超窄带带通滤光片 183
N;R I
A 7.6 宽带带通滤光片 185
IIO-Jr 7.7 带通滤光片的角特性 186
L)X[$: 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
ZK5
wZU 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
&NH[b1NMr 习题 193
PauF)p 参考文献 193
0bl 8J5Ar5 第8章 截止滤光片 196
/Jf}~}JP 8.1 截止滤光片的特性描述 196
U5ME`lN*` 8.2 吸收型截止滤光片 197
QE+HL8c^s 8.3 干涉型截止滤光片 198
SaFNPnk= 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
1"f)\FPGe 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
I6Ga'5bV 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
xTf|u 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
RX?y}BDo0 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
vbEO pYCS 8.3.6 截止带的展宽 210
k\Z7Dg$\D 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
*;[g Ga~ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
yR1v3D4E 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
A5go)~x\ 习题 221
+;bP.[Z 参考文献 221
#Q@~TW 第9章 带阻滤光片 223
kK/([! 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
S`pB EM 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
Mb=j'H<N@ 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
65U&P5W 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
eS/Au[wS 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
d~#:t~
$, 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
vP'#x 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
R\-]t{t` 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
22@w: 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
7gE/g`"# 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
EIF"{,m 习题 241
[Gc9
3PA7q 参考文献 241
DLPg0>;jl 第10章 分光镜 243
zg$NrI& 10.1 中性分光镜 243
Axw+zO 10.1.1 金属膜中性分光 244
H1r8n$h 10.1.2 介质膜中性分光 245
J+m1d\lBu 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
&] O^d4/ 10.2 双色分光镜 249
f&!{o= 10.3 偏振分光 254
oAgU rl;R 10.3.1 偏振特性的描述 254
1F R 10.3.2 平板偏振分光镜 255
E| y
10.3.3 棱镜偏振分光 258
v)JS4KS 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
'?1g_C QsS 10.4 消偏振分光 262
;]>a7o 10.4.1 偏振分离的描述 263
B^Hhrz! 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
r*UE>_3J 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
rPK 1# 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
%xdyGAl: 10.5 分光中的消色差问题 280
<3laNk 习题 281
2%vG7o,# 参考文献 282
bMGXx>x 第二篇 薄膜扶术基础
2 }rYH;Mx 第11章 薄膜制备技术 283
\m#{{SGm 11.1 真空技术简介 283
m8Rt>DY 11.1.1 真空的基本知识 283
{R?VB!dR 11.1.2 真空的获得 284
S5[}kfe 11.1.3 真空的测量 286
>[S\NAE> 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
oB+Ek~{z] 11.2.1 蒸镀法 289
pYh\l.@qf 11.2.2 溅射法 300
^*b11/7 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
kOQ!]-; 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
~:99
)AOM 11.3.2 常压化学气相沉积 308
oj[<{/,C9 11.3.3 低压化学气相沉积 308
Q-KBQc 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
G%>M@nYUE 11.3.5 光化学气相沉积 310
%[on.Q'1]2 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
NmTo/5s 11.3.7 原子层沉积 312
/L=Y8tDt 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
L,sFwOWY 11.4.1 化学镀 313
;N!opg))d< 11.4.2 阳极氧化法 314
\hP.Q;"MtO 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
,Bl_6ZaL 11.4.4 电镀 315
yC7lR#N8j0 11.4.5 LB 膜制备技术 315
I "HEXsSe 11.5 光刻蚀 316
(};/,t1#$ 11.5.1 光刻工艺 316
+|qw>1J( 11.5.2 光刻胶 317
6t3Zi:=I 11.5.3 掩模 318
JhvT+"~ 11.5.4 曝光 318
aX?
tnDv 11.5.5 刻蚀方法 318
M:oZk&cs 11.5.6 无掩模刻蚀 321
%v[KLMo'( 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
] -%B4lT 习题 323
6Oy6r
参考文献 324
36}&{A 第12章 光学薄膜检测技术 326
c9Q _Qr0' 12.1 光谱分析技术基础 326
Y?:"nhN 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
T>w;M?`9K 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
d'[q2y?6N 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
lS?#(}a1) 12.2.1 透射率测量 333
[0lO0ik>G 12.2.2 反射率测量 334
0P;\ :-&p 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
Wm/0Pi 12.3.1 吸收测量 338
fa!8+kfi 12.3.2 散射测量 342
95Q^7oI 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
Q}#xfrprF 12.4 光学薄膜常数测量 347
Z9j`<VgN
12.4.1 光度法 348
[= Xb*~ 12.4.2 全反射衰减法 354
f |NXibmP 12.4.3 椭圆偏振法 357
_+}f@&" 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
mt4X 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
Z61L;E 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
)\J~KB4 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
t? Q 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
(
;_AP. 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
fvj 12.6.1 薄膜微结构 368
p ^Y2A 12.6.2 薄膜微结构检测 371
*A0*.>@N 12.6.3 雕塑薄膜 372
l0eh}d 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
rLA^ &P: 12.7 薄膜非光学特性测量 375
zEDN^K ' 9[h8Dy