《
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。
;(Z9. ( n!8>>+1C
*n9=Q9 目录
#a 4X*X.8c 第一篇 薄膜元学基本理抢
^5R2~ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Y";KWA}b 1.1 麦克斯韦方程 1
MVDy|i4 1.2 平面电磁波 6
=GC,1WVEqV 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
M
~6$kT 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
T=[/x= 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
pvdCiYo1r 1.3 平均电磁能流密度光强 9
fjqd16{Q 1.4 电磁波谱、
光谱 10
/kqa|=-`q 习题 12
CH0Nkf 参考文献 12
&iaS3x 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
GjX6noqT 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
6&"GTK 2.1.1 S波反射与透射 14
I(qFIV+HR 2.1.2 P波反射与透射 16
whQJWi=ck 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
:;w#l"e7< 2.2.1 S 波反射与透射 18
.|KBQMI 2.2.2 P 波反射与透射 20
Eo0/cln| 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
4V'HPD>=V 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
vSwRj<|CF 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
j;EH[3 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
lB 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
*~`BG5w 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
2I_~]X53[ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
lPg?Fk7AP 2.5.1 全反射与倏逝波 36
,Y7QmbX^ 2.5.2 全透射 37
Cq}E5M 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
wAc;{60s] 2.6 反射率和透射率 39
X?'pcYSL 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
!d1a9los 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
ZQ_AqzT3D 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
yVyh\u\ 习题 44
a" L9jrVrw 参考文献 44
R#W=*cN 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
7Q?^wx 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
j7J'd?l 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
lLS7K8;4W 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
nNh5f]] 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
=OFx4#6a 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
)D&xyC} 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
v4,Dt 3.4.1 一阶近似 62
/z: mi 3.4.2 二阶近似 63
YRU95K[ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
aAgQ^LY 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
rbrh;\<jM 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
zxeT{AFPr? 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
5 &0qr$ 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
+tJ 7ZR% 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
Qw<&N$ 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
^95njE`>t` 习题 79
=X7_!vSv 参考文献 79
-L!lJ 第4章 膜系设计图示法 81
1o?uf,H7O 4.1 矢量法 81
"6Z(0 iu:{ 4.2 导纳图解法 87
E@4/<;eKK 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
z#2n+hwE 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%1ZraMvJ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
<T]ey 4.3 金属膜导纳圆图 97
zpZfsn! 4.4 膜系层间电场分布 99
%a!gN 习题 100
G"h}6Za;DO 参考文献 101
wZWAx 第二篇 光学等膜分类反应用
MfO:BX@$ 第5章 增透膜 102
.AZwVP< 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
tTWEhHQ` 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
=Q*3\)7 5.3 透射滤光片组合透射率 106
G=|~SYz 5.4 均匀介质增透膜 107
.h(iyCxP 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
/@I`V?Q!a 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
^!gq_x 5.5 非均匀介质增透膜 113
<>)N$$Rx& 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
4eJR=h1 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
5]n\E?V'L 习题 118
L@Q+HN 参考文献 118
(%mV,2|:20 第6章 高反射膜 120
l2I%$|)d 6.1 反射镜组合的反射率 120
_<=h#lH 6.2 周期多层膜系的反射率 121
I5 qrHBJ > 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
Y=5P=wE 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
,e$6%R 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
<~uzKs0 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
GxEShSGOE 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
m=SI *V 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
+}PN+:yV 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
`46z D
? 6.8 金属反射镜 134
nv\K!wZI=b 6.8.1 常用金属反射镜 134
7Gy:T47T\@ 6.8.2 金属一介质反射镜 136
Ov^##E 6.9 影响反射特性的因素 137
uqLP$At 6.10 高反射镜应用实例 143
b'Km-'MtH 6.10.1
激光高反射镜 143
3#Bb4\_v 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
n>w<vM 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
P^tTg 习题 146
5DVYHN9c| 参考文献 146
zTc*1(^ 第7章 带通滤光片 149
6q6xqr:W 7.1 带通滤光片的特性描述 149
fP\q?X@]E 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
>H ?k0M`L 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
hS&l4 \I'Z 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
D~#%^a+Aq_ 7.3.2 膜系透射定理 153
2;0eW&e 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
I2Imb9k~B 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
kDI?v6y5 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
aYDo0?kF' 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
@5ud{"|2 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
,[)l>!0\H 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
uxB` 7.4.3 诱导带通滤光片 174
P=_fYA3 7.5 超窄带带通滤光片 183
i;-M8Q^ 7.6 宽带带通滤光片 185
;j7G$s9 7.7 带通滤光片的角特性 186
:mW<
E 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
m(*rMO>_ 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
U7?v4O]D[ 习题 193
EO~L.E%W 参考文献 193
D:f=Z?L)> 第8章 截止滤光片 196
>7zC-3 8.1 截止滤光片的特性描述 196
-*z7`]5J 8.2 吸收型截止滤光片 197
"r*`*1 8.3 干涉型截止滤光片 198
oQObr 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
&K{8-
t 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
JO+tY[q 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
_+'!l'` 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
&lLfVa-l 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
0%dOi
ko 8.3.6 截止带的展宽 210
`$S&:Q, 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
>6HGh#0(p 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
b^Re947{g 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
"ayV8{m^3 习题 221
I<ohh`. 参考文献 221
vg1JN"S[ 第9章 带阻滤光片 223
pCA`OP);= 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
bWAa:
r 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
(D) KU9B> 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
dC{dw^ 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
f?51sr 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
[&PF ;)i 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
Dzf\m>H[ 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Dws)
4hH 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
RYjK4xT?Y/ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
]i@73h YT 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
Z|%h-~ 习题 241
75zU,0"j 参考文献 241
[I3Nu8 第10章 分光镜 243
]LUcOR 10.1 中性分光镜 243
&h5Y_no GX 10.1.1 金属膜中性分光 244
<Q\KS 10.1.2 介质膜中性分光 245
;Pt8\X 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
"(7y%TFt: 10.2 双色分光镜 249
!>n!Q*\(Ov 10.3 偏振分光 254
rR-[CT 10.3.1 偏振特性的描述 254
rZJJ\ , | 10.3.2 平板偏振分光镜 255
45sEhs[$ 10.3.3 棱镜偏振分光 258
>kK@tJn 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
m^}|LB:5 10.4 消偏振分光 262
$Dj8 a\L 10.4.1 偏振分离的描述 263
+w^,!gA& 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
i[IFD]Xy!j 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
G?'^"ae"Z 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
0Eb4wupo 10.5 分光中的消色差问题 280
s@ @Km1w 习题 281
N*}soMPV^. 参考文献 282
L)J1yw 第二篇 薄膜扶术基础
!6%?VJB|b 第11章 薄膜制备技术 283
QQ .?A(U7 11.1 真空技术简介 283
rs{)4.I 11.1.1 真空的基本知识 283
t-iXY0%& 11.1.2 真空的获得 284
gZ$
8Y7 11.1.3 真空的测量 286
tr[}F7n9 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
AAlc %d/9 11.2.1 蒸镀法 289
S
F*C' 11.2.2 溅射法 300
,%*UF6B
M 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
eV|N@ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
Lc{arhN 11.3.2 常压化学气相沉积 308
ES&u*X: 11.3.3 低压化学气相沉积 308
0N$7(. 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
P\7*ql` 11.3.5 光化学气相沉积 310
.cHgYHa 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
eyD V911 11.3.7 原子层沉积 312
5lG\Z? 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
0]|`*f&p; 11.4.1 化学镀 313
YQG<Q 11.4.2 阳极氧化法 314
:@[\(: 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
MF4( 11.4.4 电镀 315
LUMbRrD- 11.4.5 LB 膜制备技术 315
?n`m 11.5 光刻蚀 316
q>2bkc GY# 11.5.1 光刻工艺 316
g%f5hy 11.5.2 光刻胶 317
OB(oOPH 11.5.3 掩模 318
-<s Gu9 11.5.4 曝光 318
1n8[fgz 11.5.5 刻蚀方法 318
Kd5'2"DI 11.5.6 无掩模刻蚀 321
>o?v[:u* 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
4|`>}Nu 习题 323
~V8z%s@ 参考文献 324
fZo#:"{/K 第12章 光学薄膜检测技术 326
(4+P7Z,Nc 12.1 光谱分析技术基础 326
XGx[Ny_A2 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
:snO*Zg 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
(SBhU:^h 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
nnv|GnQST 12.2.1 透射率测量 333
&W@2n&U.q 12.2.2 反射率测量 334
QM0B6F 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
d&j 12.3.1 吸收测量 338
,0W^"f.g{m 12.3.2 散射测量 342
^<CVQ8R7 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
'ZuS 12.4 光学薄膜常数测量 347
.HS6DOQ 12.4.1 光度法 348
'>"{yi- 12.4.2 全反射衰减法 354
c
C3>Ff' 12.4.3 椭圆偏振法 357
53])@Mmus 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
'I]XX==_ 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
y/Xs+ {x 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
?R)]D:` 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
R@o&c%K" 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
U N9hZ>9 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
? }M81 12.6.1 薄膜微结构 368
*S.U8;*Xj 12.6.2 薄膜微结构检测 371
dht0PZdx? 12.6.3 雕塑薄膜 372
WoEK #,I; 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
;,&cWz 12.7 薄膜非光学特性测量 375
}D#:NlMp gg/`{