《
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。
v9,cL.0& uVhzJu. k^ fW/ 目录
)mI>2<Z! 第一篇 薄膜元学基本理抢
IY[qWs 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
8 l= EL7 1.1 麦克斯韦方程 1
T*Ge67 1.2 平面电磁波 6
A.7lo 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
lTN^c? 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
7BqP3T=&_ 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
?G7*^y&Q 1.3 平均电磁能流密度光强 9
;.xKVH/@ 1.4 电磁波谱、
光谱 10
C2zKt/)A 习题 12
M&q~e@P 参考文献 12
`-cw[@uD 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
F\&^(EL 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
AY"wEyNU 2.1.1 S波反射与透射 14
]Lg~I#/# 2.1.2 P波反射与透射 16
ps8tr:T^= 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
yP} |8x 2.2.1 S 波反射与透射 18
X7-[#} T 2.2.2 P 波反射与透射 20
Unq~lt%2 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
g2^{+,/^K 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
=+?OsH
v 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
-vc$I=b; 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
&;r'JIp 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
3m4
sh~ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
2?:OsA} 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
ZdY$NpR, 2.5.1 全反射与倏逝波 36
,Csjb1 2.5.2 全透射 37
Jy"\_Vvl 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
u0)9IZxc 2.6 反射率和透射率 39
H"Hl~ ~U 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
j"pyK@v2B 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
E;'{qp 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
.!lLj1?p 习题 44
+O8zVWr 参考文献 44
lt]&o0> 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
qe
e_wx 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
ypemp=+(r 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
xX{Zh;M&[ 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
+eKLwM 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
@;y@Hf'Jv 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
XDyo=A] 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
UQYHR+ 3.4.1 一阶近似 62
j` * bz- 3.4.2 二阶近似 63
xI#rnx* 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
ei=u$S. 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
9H:J&'Xi7 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
"H@I~X=
3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
#uC}IX2n 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
*uccY_ 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
c(b`eUOO 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
9jx>&MnWs 习题 79
7i02M~*uS 参考文献 79
L*4=b
(3 第4章 膜系设计图示法 81
y@2"[fo3~ 4.1 矢量法 81
BXxJra/V 4.2 导纳图解法 87
M%Vp_
0 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
nox-)e 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
kVt/Hhd9 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
rf'A+q 4.3 金属膜导纳圆图 97
dNqj | Vu 4.4 膜系层间电场分布 99
ZZ :*c"b: 习题 100
i& %dwqp 参考文献 101
>XRf=
:3 第二篇 光学等膜分类反应用
~q/~ u 第5章 增透膜 102
"WXUz 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
-*ZQ=nomN 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
-{z[.v.p 5.3 透射滤光片组合透射率 106
z^4+Un 5.4 均匀介质增透膜 107
t.O~RE 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
P%vouC0W 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
K$:btWSm 5.5 非均匀介质增透膜 113
#u\~AO?h 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
M)wNu 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
IkA~+6UY 习题 118
k!$$ *a* 参考文献 118
E(1G!uu< 第6章 高反射膜 120
|DVFi2 6.1 反射镜组合的反射率 120
Ic&YiATj 6.2 周期多层膜系的反射率 121
yOXEP 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
9o P 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
M\JAB ;A 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
n? =O@yq 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
Qn-nO_JL 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
R{aqn0M 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
Kg /, 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
hM="9]i. 6.8 金属反射镜 134
If 'N0^'W 6.8.1 常用金属反射镜 134
rG[2.\& 6.8.2 金属一介质反射镜 136
b{x/V 9&| 6.9 影响反射特性的因素 137
[x`),3qD 6.10 高反射镜应用实例 143
opzlh@R
3 6.10.1
激光高反射镜 143
N6S@e\* 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
HB.:/5\ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
sE{5&aCSR 习题 146
LUpkO 参考文献 146
'r -B%D= 第7章 带通滤光片 149
N693eN! 7.1 带通滤光片的特性描述 149
[L| vBr 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
XC}2GHO< 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
j9/iBK\Y 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
XGYsTquSe 7.3.2 膜系透射定理 153
u'T>Y1I 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
'*&V7: 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
heb{i5el 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
dEX67rUj; 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
i_`Po% 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
pMAFZfte!x 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
o(D_ /]'8 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Pe11azJ 7.5 超窄带带通滤光片 183
(5hUoDr! 7.6 宽带带通滤光片 185
"s`#`' 7.7 带通滤光片的角特性 186
or7l}X 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
Y10 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
LJ z6)kz 习题 193
w-@6qMJ 参考文献 193
ir|L@Jj, 第8章 截止滤光片 196
lX50JJwk 8.1 截止滤光片的特性描述 196
B~O<?@]d 8.2 吸收型截止滤光片 197
4>B=k 8.3 干涉型截止滤光片 198
3YUF\L]yyw 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
b`;&o^7gMO 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
sYk#XNH 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
9"M-nH*< 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
2q9$5 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
NKVLd_f k 8.3.6 截止带的展宽 210
(&_~eYZU 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
]2@lyG#<< 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
uFvR(LDb&g 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
gS|6,A9 习题 221
"b)EH/s 参考文献 221
dn_l#$ U 第9章 带阻滤光片 223
Q5 o0!w 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
"412w^5[T 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
}%y5<n*v\ 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
{t]8#[lo 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
?+{_x^ 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
5+(Cp3 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
,~Lx7 5{ 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
/(%!txSNEt 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
}Cb-7/ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
yRp&pUtb 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
TeJ=QpGW2 习题 241
j5~~% 参考文献 241
p@@*F+ 第10章 分光镜 243
_@_EQ!= 10.1 中性分光镜 243
h=kC3ot\ 10.1.1 金属膜中性分光 244
LGYg@DR 10.1.2 介质膜中性分光 245
C +Wa(K 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
N{a=CaYi+ 10.2 双色分光镜 249
|vBy=: 10.3 偏振分光 254
YlZ&4 10.3.1 偏振特性的描述 254
dTwYDV}: 10.3.2 平板偏振分光镜 255
A":cS }Ui 10.3.3 棱镜偏振分光 258
emT/H95|, 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
>`` 10.4 消偏振分光 262
d^5x@E_Td 10.4.1 偏振分离的描述 263
Y44[2 :m 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
<Iil*\SC 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
gL7rX a j 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
2=VFUR 8 10.5 分光中的消色差问题 280
;[:IC^9fv 习题 281
6R#igLm 参考文献 282
!R[~Z7b6 第二篇 薄膜扶术基础
!&{"tL@. 第11章 薄膜制备技术 283
'*G8;91u 11.1 真空技术简介 283
`2M*?.vk 11.1.1 真空的基本知识 283
wEU=R>j. 11.1.2 真空的获得 284
c?Mbyay 11.1.3 真空的测量 286
7GJcg7s*T 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
4(`U]dNcs 11.2.1 蒸镀法 289
jq_ i&~S 11.2.2 溅射法 300
Uu9I;q!| 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
qv<^%7gq 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
DjvPeX 11.3.2 常压化学气相沉积 308
>H,E3Z 11.3.3 低压化学气相沉积 308
sH%Ts@Pl 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
p?4,YV|# 11.3.5 光化学气相沉积 310
NLt"yD3t 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
`~NjBtQ 11.3.7 原子层沉积 312
d@ ]N 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
kR8,E 6Up 11.4.1 化学镀 313
4K|O?MUNS 11.4.2 阳极氧化法 314
A~<cp)E 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
x+[ATZ([ 11.4.4 电镀 315
>Udq{<]#r 11.4.5 LB 膜制备技术 315
PE?ICou 11.5 光刻蚀 316
:OA;vp~$x 11.5.1 光刻工艺 316
blkPsp)m" 11.5.2 光刻胶 317
+DE;aGQ.z? 11.5.3 掩模 318
R%`fd *g 11.5.4 曝光 318
AN)r(86L 11.5.5 刻蚀方法 318
fk\]wFj 11.5.6 无掩模刻蚀 321
^Iqu ^n?2. 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
#9{2aRCJ 习题 323
4hkyq>c} 参考文献 324
.S]*A b 第12章 光学薄膜检测技术 326
6lUC$B Y 12.1 光谱分析技术基础 326
~m[Gp;pL 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
.Y^pDR12 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
;
FHnu| 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
l9&L$,= 12.2.1 透射率测量 333
Yaz/L)Y;R 12.2.2 反射率测量 334
3jHE,5m 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
uXb}oUC 12.3.1 吸收测量 338
#oN}DP 12.3.2 散射测量 342
qI<c47d;q 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
bEmzigN[ 12.4 光学薄膜常数测量 347
moZeP#Q% 12.4.1 光度法 348
u~~ ~@p 12.4.2 全反射衰减法 354
{~XAg~ 12.4.3 椭圆偏振法 357
I6,||!sZ 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
|\94a 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
QvJ29 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
Q`Rn,kCVy 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
ScmwHid:\ 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
n$ E$@ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
Mo oxT7 12.6.1 薄膜微结构 368
J7t) H_S{ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
}'Ph^
%ox 12.6.3 雕塑薄膜 372
n Q{~D5y,, 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
TV`sqKW 12.7 薄膜非光学特性测量 375
^mN`!+ KEf1GU6s