《
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。
l)8 V:MK .%rR 07|NPS 目录
yFt7fdl2 第一篇 薄膜元学基本理抢
["}A#cO652 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
iV5I 1.1 麦克斯韦方程 1
=;H'~ 1.2 平面电磁波 6
v#|c.<]. 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
N:: ;J 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
1aE/_ 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
XV>6;!=E 1.3 平均电磁能流密度光强 9
!iVFzG
@m 1.4 电磁波谱、
光谱 10
pJz8e&wyLM 习题 12
I[UA' ~f 参考文献 12
@:&+wq_>A^ 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
fF("c6:w( 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
.F2nF8 2.1.1 S波反射与透射 14
l5[xJH 2.1.2 P波反射与透射 16
]3xa{h~4 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
lt4jnV2"a 2.2.1 S 波反射与透射 18
p|d9g
^ 2.2.2 P 波反射与透射 20
lF(!(>YZ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
~ ""MeaM8[ 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
$k ma#7 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
`4bd, 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
`tG_O 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
*fSM' q; 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
nY9qYFw 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
I_G>W3 2.5.1 全反射与倏逝波 36
wsrx|n[] 2.5.2 全透射 37
j/D)UWkR 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
C|\^uR0 2.6 反射率和透射率 39
^Nw]'e3 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
?(q*U!=
2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
S=,1}
XZ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
Iv72;ZCh?6 习题 44
J&:W4\ m 参考文献 44
Hi_Al,j: 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
@$d\5Q(G 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
_]UDmn[C 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
15o.j!S 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
\>Rwg=Lh 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
9+I/y,aC 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
S}^s5ztm 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
MQ(/l_=zQ 3.4.1 一阶近似 62
npcBpGL{ 3.4.2 二阶近似 63
.k`*$1?73x 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
BG:`Fq"T 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
\'+{X(] 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
gAA
%x7 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
`A'I/Hf5 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
P9"D[uz 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
l5';?>!s 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
3>9 dJx4I 习题 79
a^c,=X3 参考文献 79
n,jE#Z.D 第4章 膜系设计图示法 81
Mc7 <[a 4.1 矢量法 81
G^rh*cb K 4.2 导纳图解法 87
7e4tUAiuU 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
M.:@<S 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
m0\"C-Bk 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
92aDHECo 4.3 金属膜导纳圆图 97
RA/ =w& 4.4 膜系层间电场分布 99
p
(xD/E 习题 100
y'!p>/%v 参考文献 101
/-{O\7-D 第二篇 光学等膜分类反应用
tw4am.o1] 第5章 增透膜 102
CESe}^)n 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
+z(,A 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
.l( r8qY# 5.3 透射滤光片组合透射率 106
"UoCT7X 5.4 均匀介质增透膜 107
wAYzR$i 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
J;=aIiN]R 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
!
jX+ox 5.5 非均匀介质增透膜 113
( X
'FQ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
Ec*--]j*c 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
ay:\P.`5) 习题 118
E8iadf49 参考文献 118
W_BAb+$aF 第6章 高反射膜 120
L\:YbS~] 6.1 反射镜组合的反射率 120
=o{: -EKQF 6.2 周期多层膜系的反射率 121
UQ$\
an' 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
2>MP:yY;K 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
or!D 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
KSgQ:_u4} 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
p21=$?k!; 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
v[,v{5b 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
K*Nb_|~ 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
yToT7 X7F7 6.8 金属反射镜 134
;H
y!0n 6.8.1 常用金属反射镜 134
EAC(^+15K 6.8.2 金属一介质反射镜 136
k\Z;Cmh> 6.9 影响反射特性的因素 137
o^_W $4Fc 6.10 高反射镜应用实例 143
f=_Bx2ub 6.10.1
激光高反射镜 143
Owh*KY: 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
U=c5zrs 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
nz&b5Xb2 习题 146
} `>J6y9 参考文献 146
#"o6OEy$A# 第7章 带通滤光片 149
[al(>Wr9 7.1 带通滤光片的特性描述 149
=0s`4Y"+ 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
3Y1TQ;i,wQ 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
u]1-h6 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
1&8j3" 7.3.2 膜系透射定理 153
2[8fFo> 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
1F3QI| 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
x;ERRK 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
aR="5{en{: 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
f*|8n$% 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
]} 5I>l 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
>tmnj/=& 7.4.3 诱导带通滤光片 174
EBj,pk5M 7.5 超窄带带通滤光片 183
33{;[/4 7.6 宽带带通滤光片 185
CzzUi]*Ac{ 7.7 带通滤光片的角特性 186
r{R[[]p 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
c]%;^) 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
,`%k'ecN 习题 193
Y'<uZl^aX 参考文献 193
jlRl2 #" 第8章 截止滤光片 196
E !Oz|q 8.1 截止滤光片的特性描述 196
#|{BGVp 8.2 吸收型截止滤光片 197
vk4C_8m 8.3 干涉型截止滤光片 198
3ZW/$KP/ 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
] 689 Q%D 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
Ad}-I%Ie 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
`zElBD 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
{dy`
%It 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
]b0zkoD9< 8.3.6 截止带的展宽 210
g33<qYxP 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
O:`GL1{ve? 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
;S=62_Un 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
K)Df}fVOc 习题 221
*/%$6s~ 参考文献 221
`G"|MM>P 第9章 带阻滤光片 223
Xmf 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
oglXW8 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
Hl^aUp.c 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
M&|sR+$^ 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
vKU]80T 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
"B|nh d 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
{+@ms$z 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
i63`B+L{ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
]Wy^VcqX 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
oTq%wi6 _ 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
5}-)vsa` 习题 241
CbTf"pl 参考文献 241
ALE808;| 第10章 分光镜 243
^G|w8t+^ 10.1 中性分光镜 243
oJlN.Q#u& 10.1.1 金属膜中性分光 244
".~MmF 10.1.2 介质膜中性分光 245
{Ior.(D>Y 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
zVp[YOS&c 10.2 双色分光镜 249
~I8v5 H 10.3 偏振分光 254
kdK*MUB 10.3.1 偏振特性的描述 254
8eOl@}bV 10.3.2 平板偏振分光镜 255
>%iu!H" 10.3.3 棱镜偏振分光 258
k9*J*7l-m 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
]uBT & 10.4 消偏振分光 262
hrJ$%U
10.4.1 偏振分离的描述 263
96.IuwL*.s 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
_N>wzkJ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
89*S?C1 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
#t"9TP 10.5 分光中的消色差问题 280
/`7 I K 习题 281
T5K-gz7A 参考文献 282
t!6\7Vm/ 第二篇 薄膜扶术基础
y-E1]4?}) 第11章 薄膜制备技术 283
GIl:3iB49 11.1 真空技术简介 283
sl~b\j 11.1.1 真空的基本知识 283
z{_mEE49 11.1.2 真空的获得 284
QDIsC 11.1.3 真空的测量 286
#[no~&E 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
X?KGb{ 11.2.1 蒸镀法 289
.LX?VD 11.2.2 溅射法 300
B*9 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
!&@2 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
CMC?R,d 11.3.2 常压化学气相沉积 308
tH-gaDj_ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
k
TF z_*6. 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
Nawp t% 11.3.5 光化学气相沉积 310
i{<8
hLO 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
b cC\ 11.3.7 原子层沉积 312
n
(OjjRm 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
X32RZ9y 11.4.1 化学镀 313
/DLr( 11.4.2 阳极氧化法 314
8&?^XcJ*x 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
qv.[k<~a> 11.4.4 电镀 315
2;&mkcK' 11.4.5 LB 膜制备技术 315
c}YJqhk0J 11.5 光刻蚀 316
$`^H:Djr 11.5.1 光刻工艺 316
0v;ve 11.5.2 光刻胶 317
-Bl/4p 11.5.3 掩模 318
'*8 11.5.4 曝光 318
jIKBgsiF/ 11.5.5 刻蚀方法 318
HkW/G[7x& 11.5.6 无掩模刻蚀 321
|c<XSX?ir 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
G=vN;e_$_b 习题 323
g+:$X- r 参考文献 324
OlIT|bzkb 第12章 光学薄膜检测技术 326
l#b:^3 12.1 光谱分析技术基础 326
4DvdEt 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
OMl8 a B9 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
J =b* 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
[0K=I64
z 12.2.1 透射率测量 333
#1MKEfv(~ 12.2.2 反射率测量 334
A3xbT\xdg 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
{PL,VY)Z 12.3.1 吸收测量 338
QyTh!QM~` 12.3.2 散射测量 342
mG
X\wta 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
C=8H)Ef,l 12.4 光学薄膜常数测量 347
O2C6V>Q; 12.4.1 光度法 348
MY&<)|v\ 12.4.2 全反射衰减法 354
^n
t~-% 12.4.3 椭圆偏振法 357
RvWFF^, . 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
L%f-L.9`u 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
[qSQ#Qzi2i 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
QI.t&sCh5 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
m{VL\ g) 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
GM:,CJ? 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
M\I_{Q?_ 12.6.1 薄膜微结构 368
5Lw{0uLr 12.6.2 薄膜微结构检测 371
KvGbDG 12.6.3 雕塑薄膜 372
%@>YNPD`E 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
DQcWq'yY^ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
?%93b ,7 JW-|<CJ