《
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/6!WM .8|X jqkqZF 目录
@|)Z"m7 第一篇 薄膜元学基本理抢
H:\k}*w 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
6zn5UW#q 1.1 麦克斯韦方程 1
F&Hrk|a 1.2 平面电磁波 6
FgI3 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
{^\r`Vp 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
bN88ua}k{ 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
59-c<I/}f 1.3 平均电磁能流密度光强 9
J.
@9zA& 1.4 电磁波谱、
光谱 10
RGX=) 习题 12
Q7A MRrN 参考文献 12
yppo6HGD 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
Cls%M5MH 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
U%<Inb}ad 2.1.1 S波反射与透射 14
Xx(T">]vJ 2.1.2 P波反射与透射 16
.[ mRM 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
V1JIht>Opo 2.2.1 S 波反射与透射 18
]s748+ 2.2.2 P 波反射与透射 20
.x1NWGDn 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
hpJ-r 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
:j`sr 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
D,ln)["xm 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
Mc}^LDX 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
fxIf|9Qi` 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
,?XCyHSgWW 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
MJrR[h] 2.5.1 全反射与倏逝波 36
(4EI-e*6 2.5.2 全透射 37
EZ`{Wnbq 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
CWS4lx 2.6 反射率和透射率 39
4'Zp-k?5` 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
V470C@ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
"g#i'"qnW 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
8e|%M 习题 44
BF <ikilR 参考文献 44
tRfo$4#NY 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
&!
?eL 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
`~`k_7t. 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
AzxXB 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
})?GzblI& 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
8&aq/4:q0 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
{.\TtE 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
eGHaY4| 3.4.1 一阶近似 62
"-J-k= 3.4.2 二阶近似 63
"w.3Q96r 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
tNX|U:Y* 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
pV"R|{#V 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
mdgi5v 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
}Z,x~G 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
Wiu"k%Qsh 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
^v`\x5"Vp 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
.VzT:4-<Q" 习题 79
?1eK#Z. 参考文献 79
Ez=Olbk 第4章 膜系设计图示法 81
LE>]8[f6S 4.1 矢量法 81
^ovR7+V 4.2 导纳图解法 87
]P?vdgEM& 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
xK\d4" 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
xUistwq 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
iW /}# 4.3 金属膜导纳圆图 97
5o8EC"
0 4.4 膜系层间电场分布 99
/~f'}]W 习题 100
<3hRyG@vB 参考文献 101
& 9 ?\b7 第二篇 光学等膜分类反应用
/Mu@,)'' 第5章 增透膜 102
.h4 \Y A 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
w
G<yBI0 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
#?9;uy<j.q 5.3 透射滤光片组合透射率 106
v oj^pzZ 5.4 均匀介质增透膜 107
Tyf`j,= 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
6b \&~b@T 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
hFl^\$Re 5.5 非均匀介质增透膜 113
$'hEz/ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
v OpKNp 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
)/?$3h; 习题 118
pD#rnp>WWt 参考文献 118
d4c8~L
H- 第6章 高反射膜 120
;x@~A^<el 6.1 反射镜组合的反射率 120
8q}q{8 6.2 周期多层膜系的反射率 121
W]5w \ 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
xx%j.zDI] 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
k{SAvKx= 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
-I,$_ 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
]F'e
aR 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
sI^Xb@'09$ 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
VZmLS 4E 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
.+A+|yR 6.8 金属反射镜 134
I75DUJqy] 6.8.1 常用金属反射镜 134
czRFMYE 6.8.2 金属一介质反射镜 136
76h ,]xi
6.9 影响反射特性的因素 137
o!ebs0 6.10 高反射镜应用实例 143
$6iX 6.10.1
激光高反射镜 143
k5.Lna 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
<s<n 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
F%D.zvKN 习题 146
|_aa&v~ 参考文献 146
]R f[y 第7章 带通滤光片 149
T&u5ki4NE 7.1 带通滤光片的特性描述 149
MJ
[m 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
::{Q1F 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
ieCEo|b 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
O so#+ 7.3.2 膜系透射定理 153
!/i{l 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
]tRu2Ygf 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
G[I"8iS, 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
=Qj{T 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
%oa-WmWm 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
ZyPVy 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
hVAn>_( 7.4.3 诱导带通滤光片 174
!1H# 6 7.5 超窄带带通滤光片 183
hxd`OG<gF 7.6 宽带带通滤光片 185
o5uph=Q{ 7.7 带通滤光片的角特性 186
3/e.38m| 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
;d"F%M
y 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
'3DXPR^B6 习题 193
;1O_M9 参考文献 193
>T3- 第8章 截止滤光片 196
rkCx{pe9 8.1 截止滤光片的特性描述 196
&n}f? 8.2 吸收型截止滤光片 197
!_D0vI; 8.3 干涉型截止滤光片 198
KD7dye 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
&zeyE;/Hj 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
e9 5Lo+:f 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
Yz"#^j}Kg 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
j8{i#;s!" 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
?5|>@> 8.3.6 截止带的展宽 210
suiS&$-E 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
.A{tQ1&_ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
Ed,~1GanY 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
pVw}g@<M 习题 221
ju8q?Nyhs 参考文献 221
pF:$
ko 第9章 带阻滤光片 223
6/Xk7B 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
%wvdn 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
#;qdY[v 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
z] PSpUd 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
_w(7u(Z 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
)j(7]uX` 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
RD'Q :W 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
q#ClnG* 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
m^f0V2M_ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
lVR~Bh 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
xPk8$1meZM 习题 241
#Z`q+@@]A 参考文献 241
ith
3=`3 第10章 分光镜 243
K'Tm_"[u 10.1 中性分光镜 243
mPN@{.(j 10.1.1 金属膜中性分光 244
iWB=sL&p 10.1.2 介质膜中性分光 245
ZQoU3AD; 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
k,E{C{^M 10.2 双色分光镜 249
y'~U%,ki6 10.3 偏振分光 254
YY((V@|K 10.3.1 偏振特性的描述 254
ceh j; 10.3.2 平板偏振分光镜 255
EQyC1j 10.3.3 棱镜偏振分光 258
C] eSizS. 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
k_qd| 10.4 消偏振分光 262
K{cD+=]{ 10.4.1 偏振分离的描述 263
]kG"ubHV?h 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
Vb4#, 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
^aMg/.j 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
9T}pT{~V 10.5 分光中的消色差问题 280
'(VJ&UlS2 习题 281
7he,?T)vD 参考文献 282
Lh"<XYY 第二篇 薄膜扶术基础
2*< nu><b 第11章 薄膜制备技术 283
|`f$tj 11.1 真空技术简介 283
6C^
D#.S 11.1.1 真空的基本知识 283
,p@y]
cr 11.1.2 真空的获得 284
#*uL)2nR 11.1.3 真空的测量 286
@ ZwvBH 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
\H~T>j{N 11.2.1 蒸镀法 289
*_{j=sd 11.2.2 溅射法 300
eV"h0_ox 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
P[#e/qnXu| 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
='sHj4hU 11.3.2 常压化学气相沉积 308
;|5F[ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
e*(!^Q1 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
M~#g RAUJ 11.3.5 光化学气相沉积 310
=Z3 F1Cq? 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
9ni1f{k 11.3.7 原子层沉积 312
^qvbqfh 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
r
CHl?J 11.4.1 化学镀 313
} FlT%>Gw 11.4.2 阳极氧化法 314
[0[i5'K: 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
GR.^glG?6 11.4.4 电镀 315
|y#
Jx 11.4.5 LB 膜制备技术 315
uaGk6S 11.5 光刻蚀 316
qu6D 5t 11.5.1 光刻工艺 316
cAqLE\h 11.5.2 光刻胶 317
R'`qKc 11.5.3 掩模 318
ks qQM 11.5.4 曝光 318
V/LLaZTE 11.5.5 刻蚀方法 318
9y8&9<# 11.5.6 无掩模刻蚀 321
7Lc]HSZo, 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
<X^@*79m 习题 323
4qbBc1,7y 参考文献 324
4*#18<u5 第12章 光学薄膜检测技术 326
\fr~ 12.1 光谱分析技术基础 326
B=T'5& 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
|t&>5HM 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
F>6|3bOR 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
x0D*U?A 12.2.1 透射率测量 333
VUGmi]qd 12.2.2 反射率测量 334
_|\~q[ep 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
\?ZB]*Fu 12.3.1 吸收测量 338
Q&ptc>{bH6 12.3.2 散射测量 342
wn, KY$/ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
@|m/djN5x 12.4 光学薄膜常数测量 347
c(m<h+2VL 12.4.1 光度法 348
)Y0!~#
` 12.4.2 全反射衰减法 354
qu@~g cE 12.4.3 椭圆偏振法 357
0c]/bs{} 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
l
-m fFN 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
(k)v!O- 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
7\[@m3s 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
*3FKt&v 0 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
vjCu4+w($Z 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
G]tn i 12.6.1 薄膜微结构 368
(9GWbB? 12.6.2 薄膜微结构检测 371
rmm0/+jY 12.6.3 雕塑薄膜 372
CL;}IBd a 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
Beo@K|3GN 12.7 薄膜非光学特性测量 375
_pG-qK t+G#{n