《
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。
nJ#@W b@ 0S7Isk2W ,h`D(,?X 目录
nW%=k!'' 第一篇 薄膜元学基本理抢
%` [`I> 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
. _t,OX$ 1.1 麦克斯韦方程 1
x,c68Q)g 1.2 平面电磁波 6
JI,hy
<3l0 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
*B<I> <'G 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
q.QYn.CBZz 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
?HyioLO 1.3 平均电磁能流密度光强 9
-*l[:5m 1.4 电磁波谱、
光谱 10
y8S6ZtA}2 习题 12
wEc5{ b5M 参考文献 12
<0
idG 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
YY<?w 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
(a!,) 2.1.1 S波反射与透射 14
gq1Y]t|4F 2.1.2 P波反射与透射 16
w&cyGd D5 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
a&VJYAB 2.2.1 S 波反射与透射 18
{-`OE 2.2.2 P 波反射与透射 20
c] R![sa 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
uPv?Hq 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
jeFl+K'1 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
|+~2sbM 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
:Qp/3(g e 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
jtr=8OiL 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
1CVaGD^r{ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
E+Mdl* 2.5.1 全反射与倏逝波 36
km^+
mK 2.5.2 全透射 37
,VsCRp 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
BD#;3?| 2.6 反射率和透射率 39
0U*"OSpF 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
r8>?-P 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
:uDB3jN[ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
/?xn 习题 44
F|Ihq^q 参考文献 44
<ijmkNVS 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
R0d|j#vP 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
ve^MqW&S 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
X}Z%@ tL 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
2`m _"y
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
o:\a 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
P`"DepeD 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
'B6H/d> 3.4.1 一阶近似 62
Y,\mrW}K 3.4.2 二阶近似 63
'Pu;]sC 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
#[yl;1) 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
Sd6^%YB 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
2Hwf:S' 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
:+!b8[?Z 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
ra2q. H 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
Oh4WYDyT
3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
CnYX\^Ow 习题 79
iH0c1}<k$ 参考文献 79
gNQJ:! 第4章 膜系设计图示法 81
QjU"|$ 4.1 矢量法 81
"iGc'?/+ 4.2 导纳图解法 87
.utL/1Ej 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
?%ntO] 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
qJj5J;k 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
)~(_[=' 4.3 金属膜导纳圆图 97
cfS]C_6d 4.4 膜系层间电场分布 99
.r'.5RI A 习题 100
uu.Nq*3 参考文献 101
9`&D 第二篇 光学等膜分类反应用
\YS\*'F 第5章 增透膜 102
oX,M;;Yq 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
q%9oGYjvQ 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
gHshG;z* 5.3 透射滤光片组合透射率 106
) &-E@% \ 5.4 均匀介质增透膜 107
mJ7kOQ-.$ 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
Njje g9 f 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
)wd~639U 5.5 非均匀介质增透膜 113
Q.\ovk~,a 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
=x>k:l~s 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
]:fHvx_?`7 习题 118
DI[Ee? 参考文献 118
9t1_"{'N1 第6章 高反射膜 120
JH#+E04# 6.1 反射镜组合的反射率 120
9k&$bC+Q 6.2 周期多层膜系的反射率 121
`^vD4qD| 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
?VsZo6Z" 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
C:{'0m*jKs 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
,#loVLy 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
WcFZRy-erc 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
a\E]ueVD2j 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
I|H mbTXa 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
P_g 6.8 金属反射镜 134
+\chHOsw 6.8.1 常用金属反射镜 134
p4 PFoFo2 6.8.2 金属一介质反射镜 136
'C<=b UM 6.9 影响反射特性的因素 137
*p^MAk9= 6.10 高反射镜应用实例 143
V-3]h
ba, 6.10.1
激光高反射镜 143
}.zn:e 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
*TkABUL 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
v( B4Bz2 习题 146
ZxWV,s&p 参考文献 146
=fPO0Ot; 第7章 带通滤光片 149
_guY%2%yR 7.1 带通滤光片的特性描述 149
!k63`(Ti 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
IYPLitT 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
QR)eJ5< 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
]\U'_G2] 7.3.2 膜系透射定理 153
{w++)N2sh 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
T9A5L"-6T 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
PdZSXP4;k 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
I_rVeMw= 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
4dP_'0]9A: 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
Jo@9f(hq 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
XQA2uR4h 7.4.3 诱导带通滤光片 174
",m5}mk:4 7.5 超窄带带通滤光片 183
ghl9gFFj 7.6 宽带带通滤光片 185
LmE-&
7.7 带通滤光片的角特性 186
sBwgl9 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
nj[6c 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
K VCS(oN 习题 193
rgCId@R 参考文献 193
:>k\uW 第8章 截止滤光片 196
*bx cq 8.1 截止滤光片的特性描述 196
J98K:SAR 8.2 吸收型截止滤光片 197
"`k[4C 8.3 干涉型截止滤光片 198
4/4IZfznX 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
c
LJCLKJ 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
f8lww)^,v 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
`t
-3(>P 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
Z6p>R;9n 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
^&}Y>O, 8.3.6 截止带的展宽 210
Xqy{=:0 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
Evc
9k 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
{~SR>I3sv 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
,x/j&S9! 习题 221
;k0*@c* 参考文献 221
2+.m44>Ti 第9章 带阻滤光片 223
*uIHa" 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
.JqIAC~ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
iq#Z\Y( 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
gS%J`X$ 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
"O4Z).5q3 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
?6Gq & 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
seq$] 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
epnDvz\ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
?=,tcN 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
SO)??kQ{U 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
4ZIXG,@mZJ 习题 241
,RZktWW_ 参考文献 241
S(Pal/-" 第10章 分光镜 243
tua+R_" 10.1 中性分光镜 243
{9)f~EbM! 10.1.1 金属膜中性分光 244
_ AFgx8 10.1.2 介质膜中性分光 245
^%L$$V
nG 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
SG~R!kN}Q 10.2 双色分光镜 249
Gi-tf< 10.3 偏振分光 254
Q_dFZ 10.3.1 偏振特性的描述 254
[8"nRlXH 10.3.2 平板偏振分光镜 255
pO^
6p% 10.3.3 棱镜偏振分光 258
<AVpFy 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
G~JQcJFj 10.4 消偏振分光 262
O/Fzw^ 10.4.1 偏振分离的描述 263
JwO+Dd 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
`27? f$, 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
?$
3=m)s 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
aU3&=aN+ 10.5 分光中的消色差问题 280
[L 8gG.wy 习题 281
sJ,zB[e8 参考文献 282
eaI&DP 第二篇 薄膜扶术基础
K= 69z 第11章 薄膜制备技术 283
/ZczfM\ 11.1 真空技术简介 283
Z5+0?X0i 11.1.1 真空的基本知识 283
= *sP,
6 11.1.2 真空的获得 284
I=1tf;Bsi 11.1.3 真空的测量 286
1}(g=S 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
Z#F2<*+Pe 11.2.1 蒸镀法 289
'K0Y@y 11.2.2 溅射法 300
dLAElTg 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
M4QMD;Ez 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
V3jx{BXs2 11.3.2 常压化学气相沉积 308
eC1cE 11.3.3 低压化学气相沉积 308
k,r\^1h 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
Y4 i-Pp? 11.3.5 光化学气相沉积 310
AVi|JY)> 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
'?-GZ0oM 11.3.7 原子层沉积 312
w}'E]y2. 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
5L4~7/kj 11.4.1 化学镀 313
H}:apRb 11.4.2 阳极氧化法 314
t+vn.X+& 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
sl)_HA7G 11.4.4 电镀 315
%3q@\:s 11.4.5 LB 膜制备技术 315
~<|xS
11.5 光刻蚀 316
HMBxj($eR 11.5.1 光刻工艺 316
D3I;5m`_ 11.5.2 光刻胶 317
^UJO( 11.5.3 掩模 318
tn p]wZ 11.5.4 曝光 318
7Npz
{C{I 11.5.5 刻蚀方法 318
Q<"zpwHR 11.5.6 无掩模刻蚀 321
)9Jt550( 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
50CU| 习题 323
r|&qXb x 参考文献 324
0BD3~Lv 第12章 光学薄膜检测技术 326
)2\6Fy0S 12.1 光谱分析技术基础 326
0|d%@ 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
ecr pv+ 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
[u~#F,_ow 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
B=9|g1e 12.2.1 透射率测量 333
[/#;u*n 12.2.2 反射率测量 334
wKwireOs 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
L!5%;!>.P 12.3.1 吸收测量 338
65MR(+3 12.3.2 散射测量 342
e`Yx]3;u( 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
6tP^_9njy 12.4 光学薄膜常数测量 347
c/pT2/y 12.4.1 光度法 348
u+S*D\p<` 12.4.2 全反射衰减法 354
w2Pkw'a{ 12.4.3 椭圆偏振法 357
]F-{)j 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
^f>+5G 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
W<kJ%42^j 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
l^fz 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
1C:lXx$| 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
m\j'7mZ1 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
1J^{h5?lU 12.6.1 薄膜微结构 368
K47W7zR 12.6.2 薄膜微结构检测 371
:)bm+xWFF 12.6.3 雕塑薄膜 372
LR}b^QU7 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
#Ey!?Z 12.7 薄膜非光学特性测量 375
~g)gXPjke Z5\u9E"]