《
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。
qQ]fM$! =U~53Tg #@-dT,t 目录
i?d545. u 第一篇 薄膜元学基本理抢
tH; 6Mp;f 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
{.oz^~zs]g 1.1 麦克斯韦方程 1
U*{0, Ue' 1.2 平面电磁波 6
!otseI!!/ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
5-0&`, 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
LkHH7Pd@ 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
6@lZVM)E 1.3 平均电磁能流密度光强 9
#*9 |\ 1.4 电磁波谱、
光谱 10
8h)7K/!\ 习题 12
cg^~P-i@* 参考文献 12
4xT /8>v2| 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
:mDOqlXW/ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
TR*vZzoy 2.1.1 S波反射与透射 14
}BW&1*M{ 2.1.2 P波反射与透射 16
S=S/]]e 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
o_=4Ex
" 2.2.1 S 波反射与透射 18
?A\+s,9 2.2.2 P 波反射与透射 20
61QA<Wb 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
:Nf(:D8 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
_l]
0V
g` 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
lAG@nh^ 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
*GYLj[ 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
o3Yb2Nw 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
?{ \7th37 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
5{+>3J 2.5.1 全反射与倏逝波 36
-4Dz98du 2.5.2 全透射 37
=3% GLj 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
qYVeFSS 2.6 反射率和透射率 39
}vx
4 6 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
POc<XLZB 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
/T {R\ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
'`gnJX
JO 习题 44
I m-M2n 参考文献 44
%j@/Tx/ 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
0iC5, 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
e]>=;Zn 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
n|T$3j) 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
:{S@KsPqE 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
JXww_e[ 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
!S7?:MJ?p\ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
L~h:>I+pG 3.4.1 一阶近似 62
.
WJ 3.4.2 二阶近似 63
"+ {2! 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
)gU:Up24|" 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
{=Ji2k0U' 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
sqF.,A, 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
%*<Wf4P" 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
OcpvY~"Pr 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
&xUCXj2-z 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
=B+dhZ+#S$ 习题 79
;D-k\kv 参考文献 79
HC/a 第4章 膜系设计图示法 81
-;8 a* F 4.1 矢量法 81
8kd):gZKZ 4.2 导纳图解法 87
c*axw%Us 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
"g"%7jK 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
Z
s|*+[ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
]fh(b)8_, 4.3 金属膜导纳圆图 97
bM_fuy55Op 4.4 膜系层间电场分布 99
5i{J0/'Xu) 习题 100
c>c4IQ&d 参考文献 101
zA|lbJz=GY 第二篇 光学等膜分类反应用
YsiH=x 第5章 增透膜 102
;InMgo, 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
45Zh8 k 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
9T$%^H9 5.3 透射滤光片组合透射率 106
>D##94PZ 5.4 均匀介质增透膜 107
afaQb 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
{#@[ttw$U 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
dci,[TEGu 5.5 非均匀介质增透膜 113
K'Wv$[~Dc 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
S+eu3nMq 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
g hkV^ [ 习题 118
x6\VIP"9L 参考文献 118
,0nrSJED 第6章 高反射膜 120
Xfb-<
Q0A 6.1 反射镜组合的反射率 120
JX>`N5s 6.2 周期多层膜系的反射率 121
M
$EHx[*5 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
@3b @]l5 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
Y)(w&E>1 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
it>l?h7 I 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
KL(sVj^e 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
|,TBP@ 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
|Q%nnN 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
aAd1[?& 6.8 金属反射镜 134
KdTWi;mV2- 6.8.1 常用金属反射镜 134
1B 0[dK2N 6.8.2 金属一介质反射镜 136
/UR;,ts 6.9 影响反射特性的因素 137
z~2;u5S& 6.10 高反射镜应用实例 143
A 3q#,% 6.10.1
激光高反射镜 143
#4nBov3d 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
_x$Eq:
i 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
Mbly-l{| 习题 146
Y)GU{ 参考文献 146
,k@iNid 第7章 带通滤光片 149
weGsjy(b]N 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Z)3oiLmD 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
LZ(K{+U/ 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
l] 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
3RlNEc%) 7.3.2 膜系透射定理 153
ycIcM~<4 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
Sq2 8=1% 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
g>b{hkIXg 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
\x\(36\u 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
[%Z{Mp'g 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
J-klpr# 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
cnY}^_ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
= 'e_9b\K 7.5 超窄带带通滤光片 183
]-+l.gVFW 7.6 宽带带通滤光片 185
ka`}lR 7.7 带通滤光片的角特性 186
I&&;a. 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
04Uyr;y 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
N
/;Vg^Wx 习题 193
XVKRT7U 参考文献 193
VhnIr#L+ 第8章 截止滤光片 196
Lo)T 8.1 截止滤光片的特性描述 196
:yw(Co]f 8.2 吸收型截止滤光片 197
(enOj0 8.3 干涉型截止滤光片 198
c[vFh0s"m 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
y<BG- 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
\mt Y_O 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
!Ap*PL 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
`lbRy($L 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
:"i2`y;u 8.3.6 截止带的展宽 210
EyV5FWb58 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
Oo~
8.4 金属介质膜截止滤光片 218
B\ZCJaMb 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
G]Im.x3O- 习题 221
Y$ KR\ m 参考文献 221
p7.~k1h 第9章 带阻滤光片 223
]%G#x 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
v>j<ky 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
-<u_fv 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
x%dVD 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
\SJX;7ST 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
6OtNWbB 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
LF:~&
m 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
P|;v > 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
TTo?BVBK 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
M@pF[J/ 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
'+GYw$ 习题 241
W=n
Hi\jLV 参考文献 241
Q:ql~qew 第10章 分光镜 243
W:8{}Iu< 10.1 中性分光镜 243
M pz9}[`3g 10.1.1 金属膜中性分光 244
s`]SK^j0 10.1.2 介质膜中性分光 245
vXak5iq>X 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
_?Ly7*UML 10.2 双色分光镜 249
Yic4|N?u 10.3 偏振分光 254
=,s5>2 10.3.1 偏振特性的描述 254
PFbkkQKsT 10.3.2 平板偏振分光镜 255
{Q^ -
10.3.3 棱镜偏振分光 258
qzu(4*Gk6 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
O4^' H}* 10.4 消偏振分光 262
[E9_ZdBT 10.4.1 偏振分离的描述 263
0^d<@\ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
c48I-{? 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
YTfi g{a 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
H<*n5r(c 10.5 分光中的消色差问题 280
&mba{O 习题 281
EgOiJH 参考文献 282
5E${ 第二篇 薄膜扶术基础
- C8VDjf9 第11章 薄膜制备技术 283
PoRP]Q*n 11.1 真空技术简介 283
aMxM3" 11.1.1 真空的基本知识 283
g(o^'f 11.1.2 真空的获得 284
;;432^jD 11.1.3 真空的测量 286
anH ]] 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
u*T#? W? 11.2.1 蒸镀法 289
qMd4awB
R 11.2.2 溅射法 300
1<0Z@D~F 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
?:7$c 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
Q6r
11.3.2 常压化学气相沉积 308
7v`~;}5 11.3.3 低压化学气相沉积 308
QghL=
11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
mU>lm7' 11.3.5 光化学气相沉积 310
%)o;2&aD 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
i\ )$ 11.3.7 原子层沉积 312
L~Xzo 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
xr^fP~V|)0 11.4.1 化学镀 313
"Q[?W(SA 11.4.2 阳极氧化法 314
Se!B,'C% 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
Z..s /K{ 11.4.4 电镀 315
V$ "]f6 11.4.5 LB 膜制备技术 315
MX|@x~9W 11.5 光刻蚀 316
y*-D 11.5.1 光刻工艺 316
jZ<f-Ff0 11.5.2 光刻胶 317
-]:1zU 11.5.3 掩模 318
c:-n0m'i 11.5.4 曝光 318
ca'c5*Fs 11.5.5 刻蚀方法 318
A-u}&}l< 11.5.6 无掩模刻蚀 321
jZ,=tF 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
W: 3fLXk+ 习题 323
TTSq }sb} 参考文献 324
tG0
&0` 第12章 光学薄膜检测技术 326
<t,lq 12.1 光谱分析技术基础 326
6PMu*-Nv!j 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
Gr~J-#a3~D 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
yDi'@Z9R? 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
F^!_!V B 12.2.1 透射率测量 333
|#22pq?RP 12.2.2 反射率测量 334
W"D>>]$|u 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
pH396GFIW 12.3.1 吸收测量 338
R1Q~UX]d= 12.3.2 散射测量 342
"iuNYM5P 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
,d8*7my 12.4 光学薄膜常数测量 347
OB+QVYk" 12.4.1 光度法 348
L#MMNc+ 12.4.2 全反射衰减法 354
1HeE$ 12.4.3 椭圆偏振法 357
YF)c.Q0 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
3Io7!:+ 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
B~u`bn,iQ 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
W'Y#(N[ktP 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
zCj#Nfm 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
B1J2m^ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
JzkI!5c<j 12.6.1 薄膜微结构 368
VW**N}1#C 12.6.2 薄膜微结构检测 371
>NtJ)N* 12.6.3 雕塑薄膜 372
[:l=>yJ{( 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
)fbYP@9>a 12.7 薄膜非光学特性测量 375
^7Z.~A y ]mx1djNA