《
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。
-4#2/GXNO Iry G* b2,9&F 目录
A1Y7;-D 第一篇 薄膜元学基本理抢
CG]Sj*SA~ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
{i~8 : 1.1 麦克斯韦方程 1
hjx)D 1.2 平面电磁波 6
#C*8X+._y 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
9.O8/0w7LV 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
Bvjl-$m!v 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
\(UKdv 1.3 平均电磁能流密度光强 9
+#J,BKul 1.4 电磁波谱、
光谱 10
hIv@i\` 习题 12
j5$BK[p. 参考文献 12
+V862R4,o 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
?dZt[vAMn 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
yR~-k?7b 2.1.1 S波反射与透射 14
d5I f"8`@ 2.1.2 P波反射与透射 16
&xZyM@ 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
{NM+Oj,~' 2.2.1 S 波反射与透射 18
f3*?MXxb16 2.2.2 P 波反射与透射 20
xFv;1Q 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
1M3%fW 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
qf)$$ qi 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
Wo$%9!W 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
+A_J1iJ< 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
\[2lvft! 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
*~$~yM/~3U 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
2 -!L _W( 2.5.1 全反射与倏逝波 36
}f>H\iJe 2.5.2 全透射 37
?ne_m:J[ 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
v{x{=M] 2.6 反射率和透射率 39
y?
(2U6c 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
_#$9 y1bd 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
@{
;XZb^ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
"](6lB1Oe 习题 44
%%%fL;-y 参考文献 44
z+2V4s = 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
w[Gh+L30=5 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
XV>JD/K2 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
ER&UBUu" 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
4R+.N 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
7[v%GoE 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
X+8B!F 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
/G{_7cb 3.4.1 一阶近似 62
n7LfQWc 3.4.2 二阶近似 63
A^fjfa);V 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
G1T^a>tj4 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
I{0k 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
("7M
b{ 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
1r[@(c0 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
I XA>`D 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
2+8#H. 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
[^H"FA[ 习题 79
L7Dh(y=;7 参考文献 79
"HMP$)d 第4章 膜系设计图示法 81
C}g9'jY 4.1 矢量法 81
"T/>d%O1b 4.2 导纳图解法 87
Tq<2`*Qs 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
@* 1U{` 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
@!=\R^#p 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
5@osnf? 4.3 金属膜导纳圆图 97
Y[ reD 4.4 膜系层间电场分布 99
ZBD;a;wx 习题 100
6x{<e4<n 参考文献 101
Zzua17
第二篇 光学等膜分类反应用
pI`?(5iK6| 第5章 增透膜 102
fCAiLkT,C[ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
$ls[|N:y0l 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
tEd.'D8 s 5.3 透射滤光片组合透射率 106
"pxzntY| 5.4 均匀介质增透膜 107
3{Nbp 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
[ Mg8/Oy 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
lkIn%=Z 5.5 非均匀介质增透膜 113
z~6y+ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
1xyU 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
/ RZR} 习题 118
< O*6T%; 参考文献 118
pI+!92Z 第6章 高反射膜 120
v'2[[u{7* 6.1 反射镜组合的反射率 120
|C \}P 6.2 周期多层膜系的反射率 121
a[bBT@f 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
!{,F~i9 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
;|%dY{L- 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
n]W_e 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
qMBR *f 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
]-o"}"3Ef 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
wbyE;W 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
IHfzZHy 6.8 金属反射镜 134
Q\
^[!| 6.8.1 常用金属反射镜 134
GnXNCeE` 6.8.2 金属一介质反射镜 136
FxG7Pk+= 6.9 影响反射特性的因素 137
iJFs0?* 6.10 高反射镜应用实例 143
B-.v0R`5 6.10.1
激光高反射镜 143
u]^N&2UW 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
_STB$cZ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
}H4=HDO 习题 146
m%+IPZ2m 参考文献 146
uNbH\qd= 第7章 带通滤光片 149
x Ha=3n 7.1 带通滤光片的特性描述 149
U7mozHS,:9 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
_?7#MWe& 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
g_*T?;!.U 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
z!QDTIb 7.3.2 膜系透射定理 153
"bg'@:4F 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
*MNHT`Y^o 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
~wnOV#v 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
SQsSa1 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
<BWkUZz\P| 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
j;yf8Nf 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
|4) 7.4.3 诱导带通滤光片 174
6}~pq1IF{ 7.5 超窄带带通滤光片 183
xieP "6 7.6 宽带带通滤光片 185
Y-piL8Xc 7.7 带通滤光片的角特性 186
gMWBu~;! 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
{cK^,?x 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
kID[#g' 习题 193
:vx$vZb 参考文献 193
z@s5m} 第8章 截止滤光片 196
<[aDo%,A 8.1 截止滤光片的特性描述 196
JN/UUfj 8.2 吸收型截止滤光片 197
:WGtR\tK 8.3 干涉型截止滤光片 198
z_;3H,z` 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
m4K* < 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
r90+,aLM#? 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
&ej8mq"\ 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
.Hhh i 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
{",MCu_V 8.3.6 截止带的展宽 210
4!62/df 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
}F6<w{| 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
hjZ}C+=O 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
5F+APz7 习题 221
pnyWcrBf 参考文献 221
dBsX*}C 第9章 带阻滤光片 223
JG`Q;K 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
[./6At&| 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
3:/'t{ ^B 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
{3a&1'a0g 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
sML=5=otx 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
Mk<Vydds 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
'[|+aJ 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
\ b
V6@#, 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
E"iUq 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
})xp%<` 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
<oKGD50# 习题 241
iF5'ygR-Z 参考文献 241
0|xIBg) 第10章 分光镜 243
'mCe=Y 10.1 中性分光镜 243
YG:3Fhx0~ 10.1.1 金属膜中性分光 244
>%p{38 10.1.2 介质膜中性分光 245
S0h'50WteJ 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
@53k8 10.2 双色分光镜 249
CQ7{1,?2 10.3 偏振分光 254
Jk|Q`h 10.3.1 偏振特性的描述 254
[%~
:@m 10.3.2 平板偏振分光镜 255
{u{@jp 10.3.3 棱镜偏振分光 258
%V&n*3 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
RpG+>"1] 10.4 消偏振分光 262
_EnwME{@ 10.4.1 偏振分离的描述 263
L$'[5"ma
; 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
.Ig+Dj{) 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Ng><n} 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
T J^u"j-' 10.5 分光中的消色差问题 280
3<=,1 cU 习题 281
]Y6cwZOe 参考文献 282
(Q[fS:U 第二篇 薄膜扶术基础
g,`A[z2 第11章 薄膜制备技术 283
I jr\5FA[p 11.1 真空技术简介 283
.Xm(D>>k 11.1.1 真空的基本知识 283
:(dHY 11.1.2 真空的获得 284
-aRU]kIf 11.1.3 真空的测量 286
}7fZ[J3 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
.iCDXc{# 11.2.1 蒸镀法 289
K]/4qH$: 11.2.2 溅射法 300
6-`|:[Q~ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
HS'Vi9 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
-yxOBq 11.3.2 常压化学气相沉积 308
4v
p 11.3.3 低压化学气相沉积 308
`k(yZtb 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
d\e7,"L*Q 11.3.5 光化学气相沉积 310
KKA~#iCk 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
}(a+aHH 11.3.7 原子层沉积 312
z"D.Bm~ ] 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
6s,uXn 11.4.1 化学镀 313
4tg<iH{ 11.4.2 阳极氧化法 314
jVLA CWH 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
AV 8n( 11.4.4 电镀 315
tg^sCxz9] 11.4.5 LB 膜制备技术 315
_X~87 11.5 光刻蚀 316
6nhMP$h 11.5.1 光刻工艺 316
\txbhWN 11.5.2 光刻胶 317
Sxjub&= 11.5.3 掩模 318
q'pK,uNW 11.5.4 曝光 318
=to=8H- 11.5.5 刻蚀方法 318
Uax+dl 11.5.6 无掩模刻蚀 321
[c_|ob] 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
L@=3dp!\Cu 习题 323
rt
JtK6t 参考文献 324
:akT 'q# 第12章 光学薄膜检测技术 326
9&<x17' 12.1 光谱分析技术基础 326
iy""(c 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
TAjh"JJIV 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
}kg ye2[ 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
EpQ8a[<-3 12.2.1 透射率测量 333
9@Cv5L?p\ 12.2.2 反射率测量 334
R^{)D3 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
1+?^0%AC 12.3.1 吸收测量 338
Wg`R_>qQSm 12.3.2 散射测量 342
Y8flrM2CwG 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
UMX@7a,[3 12.4 光学薄膜常数测量 347
0M\D[mg 12.4.1 光度法 348
r1RG TEkD 12.4.2 全反射衰减法 354
!3T&4t 12.4.3 椭圆偏振法 357
mf'V) 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
26CS6(sn 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
6q
2_WX 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
tHLrhH<w 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
YBh'EL}P 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
F;^F+H 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
^*fQX1h< 12.6.1 薄膜微结构 368
4&l10fR5 12.6.2 薄膜微结构检测 371
iiK]l 12.6.3 雕塑薄膜 372
s&'QN=A 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
jt+iv*2N> 12.7 薄膜非光学特性测量 375
hB{jUP)"; :6$>_m=i