《
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。
8 S:w7Hr pMx*F@&nU j9x<Y] 目录
&I+5 第一篇 薄膜元学基本理抢
<CYd+! ( 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
L%*!`TN 1.1 麦克斯韦方程 1
3nIU1e 1.2 平面电磁波 6
fo*2:?K& 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
SO|NaqWa 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
_(W+S`7Z 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
6y%qVx#! 1.3 平均电磁能流密度光强 9
*v
jmy/3 1.4 电磁波谱、
光谱 10
Ja7R2-0ii# 习题 12
=w_Ype` 参考文献 12
p*R;hU 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
lk^Ol&6 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
7u -p%eq2 2.1.1 S波反射与透射 14
0U(@=7V 2.1.2 P波反射与透射 16
^e2VE_8L 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
Zw
26 2.2.1 S 波反射与透射 18
zH?! 2.2.2 P 波反射与透射 20
6@h/*WElG 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
knu,"< 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
6"LcJ%o 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
-j#2}[J7 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
1y4|{7bb 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
)0.kv2o. 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
b$d;Qx 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
5Md=-,'J! 2.5.1 全反射与倏逝波 36
fIx+ILs 2.5.2 全透射 37
`quw9j9`C\ 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
0rQMLx 2.6 反射率和透射率 39
|B?m,U$A! 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
<$A 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
!1jBC.G1 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
v+W&9> 习题 44
:)-Sk$ 参考文献 44
,uSMQS-O'4 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
Gvt G(u~ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
lK?uXr7^ 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
4M=]wR; 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
\#2Z)Kz 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
<,3a3 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
vONasD9At 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
du
$:jN\} 3.4.1 一阶近似 62
CmP9Q2 3.4.2 二阶近似 63
L4@K~8j7 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
a=|K%ii+Y 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
L\6M^r
> 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
A9KET$i@v 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
afCW(zHp 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
t>L2 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
A]_7}<<N 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
a(m2n.0'> 习题 79
$P > 参考文献 79
>2Y=*K,: 第4章 膜系设计图示法 81
gldAP: 4.1 矢量法 81
_>o:R$ %} 4.2 导纳图解法 87
-vAC"8)S 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
aG-vtld 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
3<e=g)F 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
lB8-Z ow 4.3 金属膜导纳圆图 97
%e8@*~h@ 4.4 膜系层间电场分布 99
[7:,?$tC 习题 100
DHg:8%3x 参考文献 101
=eq[:K<6 第二篇 光学等膜分类反应用
0.Q
Ujw 第5章 增透膜 102
R)?*N@.s 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
D5gFXEeh 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
G~]Uk*M
q 5.3 透射滤光片组合透射率 106
B5,N7z34F 5.4 均匀介质增透膜 107
H-!,yte 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
Ucb F|vkI 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
}g@v`5 5.5 非均匀介质增透膜 113
(fhb0i- 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
?=u\n;w) 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
{Ea
b
j 习题 118
[DYQ"A=)d 参考文献 118
"-Mp_O] 第6章 高反射膜 120
;_XFo&@ 6.1 反射镜组合的反射率 120
1;* cq 6.2 周期多层膜系的反射率 121
(Nq=H)cm8 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
av(6wht8 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
j\ZXG=j 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
f'F?MINJP 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
+Z,;,5'5G 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
pj8=wc h 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
NYhB'C2 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
I<DL=V 6.8 金属反射镜 134
zWnX*2>b 6.8.1 常用金属反射镜 134
M.JA.I@XC 6.8.2 金属一介质反射镜 136
Q1lyj7c#x 6.9 影响反射特性的因素 137
V_)-#=J 6.10 高反射镜应用实例 143
TbMW|0 #w 6.10.1
激光高反射镜 143
s$IDLs,WM 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
[=C6U_vU 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
g/4[N{Xf 习题 146
l#&8x 参考文献 146
^ G]J ,+ 第7章 带通滤光片 149
z,RhYm 7.1 带通滤光片的特性描述 149
2y75 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
)',R[|< 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
$Ph|e)p 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
~"gA,e-) 7.3.2 膜系透射定理 153
:S]%6gb8G 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
aNsBcov3O 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
$yP*jO4i 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
xl{=Y< ; 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
^+ml5m 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
Y!xF;a 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
LPXi+zj 7.4.3 诱导带通滤光片 174
ZT*ydln 7.5 超窄带带通滤光片 183
=<C:d 7.6 宽带带通滤光片 185
#I.+aV+2oQ 7.7 带通滤光片的角特性 186
5{TsiZh4 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
qfF~D0} 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
RIR\']WN 习题 193
J[&@PUy 参考文献 193
Xc++b|k 第8章 截止滤光片 196
{'flJ5] 8.1 截止滤光片的特性描述 196
';k5?^T 8.2 吸收型截止滤光片 197
xH4m| 8.3 干涉型截止滤光片 198
QP==?g3 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
s3N'02G 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
8bGd} ( 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
2g
`o 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
\0gis# 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
Ng&%o 8.3.6 截止带的展宽 210
AD>e?u 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
;._
l0Jw 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
eSn+ B;
8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
!vi>U|rh 习题 221
_~m5^Q& 参考文献 221
-]Bq|qTH[( 第9章 带阻滤光片 223
te`$%NRl 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
@/~omg}R 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
iO{hA 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
Y;eZ9|Ht9 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
%fZJRu
1b 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
Y>z>11yEB0 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
ZmqKQO 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
Wb,KjtX 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
";lVa'HMZ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
uh_RGM& 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
Oxnp0 s 习题 241
G&SB- 参考文献 241
.8g)av+ 第10章 分光镜 243
of~4Q{f$6 10.1 中性分光镜 243
>h1}~jW+ 10.1.1 金属膜中性分光 244
.~db4d] 10.1.2 介质膜中性分光 245
_RYxD"my 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
*-WpZGh 10.2 双色分光镜 249
}v;V=%N+v 10.3 偏振分光 254
P;y45b 10.3.1 偏振特性的描述 254
OnziG+ak 10.3.2 平板偏振分光镜 255
Mexk~zA^ 10.3.3 棱镜偏振分光 258
bRDYGuC 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
>{]%F*p4 10.4 消偏振分光 262
^#-l
q) 10.4.1 偏振分离的描述 263
o 11jca| 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
# +>oZWVc 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
>=lC4Tu 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
qbr$>xH 10.5 分光中的消色差问题 280
mUC)gA/ 习题 281
H'5)UX@LP 参考文献 282
?,Xw[pR 第二篇 薄膜扶术基础
y1 DL,%j 第11章 薄膜制备技术 283
unzr0x
{ 11.1 真空技术简介 283
s+Pq&<nV- 11.1.1 真空的基本知识 283
2DrM3ZU8 11.1.2 真空的获得 284
;+_:,_ 11.1.3 真空的测量 286
!TH)
+zi 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
(Rh,, 11.2.1 蒸镀法 289
u#fM_>ML 11.2.2 溅射法 300
c]-<vkpV 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
6v!`1}
~ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
/HEw-M9z 11.3.2 常压化学气相沉积 308
UgRiIQMq. 11.3.3 低压化学气相沉积 308
<nf@U>wlw 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
F<1fX 7c 11.3.5 光化学气相沉积 310
$Wol?)z 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
q q`4<0 I> 11.3.7 原子层沉积 312
//MUeTxR 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
s^TZXCyF o 11.4.1 化学镀 313
?81c 4w 11.4.2 阳极氧化法 314
]c*4J\s 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
>uB?rGcM 11.4.4 电镀 315
uZYF(Yu 11.4.5 LB 膜制备技术 315
2;b\9R^>A 11.5 光刻蚀 316
pF >i-i 11.5.1 光刻工艺 316
gg/-k;@ Rf 11.5.2 光刻胶 317
QL/(72K 11.5.3 掩模 318
Dpac^ST 11.5.4 曝光 318
J{<X7uB 11.5.5 刻蚀方法 318
T Z@]:e:"b 11.5.6 无掩模刻蚀 321
.43'HV 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
*a^(vo 习题 323
#z%fx
参考文献 324
=I5>$}q_&, 第12章 光学薄膜检测技术 326
~=LE0. 3[ 12.1 光谱分析技术基础 326
I][*j 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
N>1em!AS 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
e>OoyDZ@R 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
}v{LRRi 12.2.1 透射率测量 333
Qel9G($= 12.2.2 反射率测量 334
h"W,WxL8 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
G!##X: 6' 12.3.1 吸收测量 338
G.B2(' 12.3.2 散射测量 342
Rv>-4@fMJ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
Y|qTyE% 12.4 光学薄膜常数测量 347
4at?(B+ 12.4.1 光度法 348
Dy&i&5E.-l 12.4.2 全反射衰减法 354
3,w_".m`# 12.4.3 椭圆偏振法 357
IP pN@ 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
{Xy5pfW
Q 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
M3y NAN 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
Y@iS_lR 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
(WJRi:NP? 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
'Is kWgc 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
pki%vRY 12.6.1 薄膜微结构 368
S hWJ72c 12.6.2 薄膜微结构检测 371
kZ:ZtE 12.6.3 雕塑薄膜 372
8,%^
M9zBP 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
hfTY. 12.7 薄膜非光学特性测量 375
B[Scr5| ~~P5k: