《
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。
/hur6yI8 `z^50Vh| @.,Mn# 目录
|H(i)yu"5' 第一篇 薄膜元学基本理抢
lDL(,ZZS` 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
N(e>]ui 1.1 麦克斯韦方程 1
$a|>>?8 1.2 平面电磁波 6
$0cE iq?Hf 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
x*!*2{ 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
R2==<"gq
1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
&lo<sbd. 1.3 平均电磁能流密度光强 9
} rX)A\ g6 1.4 电磁波谱、
光谱 10
B qo#cnlG 习题 12
BXNC(^ 参考文献 12
"yK)9F[9Mo 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
\qDY0hIv t 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
de9e7.(2 2.1.1 S波反射与透射 14
[s[!PlazX 2.1.2 P波反射与透射 16
610u!_- 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
(Z0.H3 2.2.1 S 波反射与透射 18
[s+FX5' K 2.2.2 P 波反射与透射 20
z%]3`_I 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
4}Y? :R 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
RWB]uHzE 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
7:zoF],s 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
e< G[!m 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
.kyes4Z 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
I-Q(kWc 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
vl!o^_70( 2.5.1 全反射与倏逝波 36
t R.>d 2.5.2 全透射 37
aI;fNy/K 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
"^ aSONz 2.6 反射率和透射率 39
R2qz>kyyB 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
1wE`kbC< 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
^U^K\rq 1u 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
*l@T
9L[M' 习题 44
@.=2*e.z|b 参考文献 44
=y^g*9}_ 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
8/}S/$ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
DB'3h7T 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
U ZL-mF:)& 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
c],Zw 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
V0bKtg1f?- 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
iA4VT, 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
R0yp9icS 3.4.1 一阶近似 62
<899r \ 3.4.2 二阶近似 63
]>0$l _V 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
Qqd +=mgc 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
"/x/]Qx2 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
QvzE:]pyi 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
{\VmNnw 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
9S?b &] 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
i7?OZh*f 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
U9Lo0K 习题 79
0Rn`63# 参考文献 79
j[=P3Z0q 第4章 膜系设计图示法 81
9Z:pss@ 4.1 矢量法 81
'<wZe.Q! 4.2 导纳图解法 87
s{fL~}Yz 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
i;J*9B_U 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
O_D;_v6Ii+ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
(DM8PtZg 4.3 金属膜导纳圆图 97
`)H|
&!wT 4.4 膜系层间电场分布 99
?YM0VB,y 习题 100
Iy2AJ|d. 参考文献 101
S3dcE"hg 第二篇 光学等膜分类反应用
OQ<NB7'n0A 第5章 增透膜 102
p S!N<;OWr 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
CasFj9, 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
8yGo\\=T 5.3 透射滤光片组合透射率 106
"; ?^gA 5.4 均匀介质增透膜 107
Bn
Nu/02.= 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
>kV=h?]Y 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
D|8h^*Ya 5.5 非均匀介质增透膜 113
SU4~x0 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
*%dWNvN4X 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
g1q%b%8T 习题 118
,oj)`?Vh 参考文献 118
6
wD 第6章 高反射膜 120
>&|/4`HSB 6.1 反射镜组合的反射率 120
5dLb`Gf 6.2 周期多层膜系的反射率 121
PLWx'N-kqL 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
\'x?VVw 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
{"^#CSi 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
.Tc?9X~4 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
MLn?t^v- 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
ld'Aaxl& 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
H.TPKdVX 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
Xx=.;FYk 6.8 金属反射镜 134
Q#I?nBin 6.8.1 常用金属反射镜 134
-GL-&^3IjH 6.8.2 金属一介质反射镜 136
(a8oI)~ 6.9 影响反射特性的因素 137
u=B,i#>s 6.10 高反射镜应用实例 143
K/LoHWy+n* 6.10.1
激光高反射镜 143
D^2yP~( 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
MtK5>mhZI` 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
>c@1UEwkm 习题 146
p:qj.ukw 参考文献 146
9,Ug 第7章 带通滤光片 149
a~;`&Uj 7.1 带通滤光片的特性描述 149
a EqDxr6 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
C9cQ}
j: 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
B ? D|B 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
_ 6'HBE 7.3.2 膜系透射定理 153
2d-C}&}L\ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
T8J[B( )L 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
C AF{7 `{ 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
^1+&)6s7V 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
zI3Bb?4. 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
t>%J3S>'ZV 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
?1MaA 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Uzd\#edxJ 7.5 超窄带带通滤光片 183
nK|WzUtp 7.6 宽带带通滤光片 185
NpY zN|W: 7.7 带通滤光片的角特性 186
T>s3s5Y 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
)3~):+ 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
mGqT_
习题 193
+t PqU6 参考文献 193
[P746b_\e 第8章 截止滤光片 196
nc.X+dx: 8.1 截止滤光片的特性描述 196
bT{iei]? 8.2 吸收型截止滤光片 197
=`6_{<& 8.3 干涉型截止滤光片 198
]
'ybu&22 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
{QTnVS't 0 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
'`Iuf\ 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
QGQ>shIeZ 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
R7d45Wl 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
k),. 8.3.6 截止带的展宽 210
\`M8Mu9~w 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
rik0F 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
7B,axkr 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
:vk TV~ 习题 221
6S#e?>"+ 参考文献 221
\P|PAU@, 第9章 带阻滤光片 223
&I$MV5)u 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
%^$7z,>; 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
4R/cN'- 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
h+7THMI 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
jRP9e 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
N3J;_=<4 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
5J4'\M 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
t\$P*_ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
usR:-1{ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
VgO:`bDF 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
'=2/0-;Jf 习题 241
3,<$z1Jm 参考文献 241
z.q^`01/H 第10章 分光镜 243
RrGFGn{ 10.1 中性分光镜 243
KK%R3{ 10.1.1 金属膜中性分光 244
$kA'9Y 10.1.2 介质膜中性分光 245
R6A{u( 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
M3U*'A\ 10.2 双色分光镜 249
~S, R`wo 10.3 偏振分光 254
j%m9y_rg} 10.3.1 偏振特性的描述 254
#DI%l`B 10.3.2 平板偏振分光镜 255
eZMDt B 10.3.3 棱镜偏振分光 258
;5bzXW#U 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
.A. VOf_ 10.4 消偏振分光 262
+I {ZW}rA 10.4.1 偏振分离的描述 263
%9!,PeRe 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
vO#=]J8` 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
qQu}4Ye> 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
R>iRnrn:- 10.5 分光中的消色差问题 280
ju-tx
: 习题 281
Oist>A$Z 参考文献 282
(HW!!xM 第二篇 薄膜扶术基础
c05kHB$O 第11章 薄膜制备技术 283
N:]71+ 11.1 真空技术简介 283
M6 W{mek 11.1.1 真空的基本知识 283
T5g}z5~" 11.1.2 真空的获得 284
KTm^0:V[Oy 11.1.3 真空的测量 286
SCCBTpmf2B 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
gxIGL-1M 11.2.1 蒸镀法 289
O"$uw 11.2.2 溅射法 300
LK}Ih@f 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
H<|ilL'fX 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
3$u3ssOL 11.3.2 常压化学气相沉积 308
78}QaE 11.3.3 低压化学气相沉积 308
qW1d;pt 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
wE.CZ%f 11.3.5 光化学气相沉积 310
Vy:I[@6@+ 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
'
DZYN {} 11.3.7 原子层沉积 312
\{HbL,s 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
zq=X;}qYj 11.4.1 化学镀 313
pO*$'8L 11.4.2 阳极氧化法 314
p5C:MA~* 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
yM*-em 11.4.4 电镀 315
aL9yNj}2 11.4.5 LB 膜制备技术 315
OD*\<Sc 11.5 光刻蚀 316
WUwH W 11.5.1 光刻工艺 316
X0\2q D 11.5.2 光刻胶 317
Q M#1XbT 11.5.3 掩模 318
b'!t\m 11.5.4 曝光 318
qgT~yDm 11.5.5 刻蚀方法 318
ZPktZ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
A{[joo 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
3C,G~)=
x 习题 323
~6HpI0i 参考文献 324
>tUi ;!cQ 第12章 光学薄膜检测技术 326
Kw`{B3" 12.1 光谱分析技术基础 326
MM}lW-q; 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
G E=J Y 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
*Kpk1 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
x)Y?kVw21" 12.2.1 透射率测量 333
1S&GhJ<wJ 12.2.2 反射率测量 334
F;4*,Ap 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
#DBg8 12.3.1 吸收测量 338
q#{.8H-X' 12.3.2 散射测量 342
'pCZx9*c 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
RZ(*%b<C 12.4 光学薄膜常数测量 347
?ztI8I/ 12.4.1 光度法 348
wLF;nzv 12.4.2 全反射衰减法 354
~$I9%z7@ 12.4.3 椭圆偏振法 357
_JVFn= 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
SdOa#U) 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
{X85 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
j20/Q)=h 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
/$Qs1* 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
#.<Uy."z2 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
Q[j'FtP% 12.6.1 薄膜微结构 368
Dl
a }-A: 12.6.2 薄膜微结构检测 371
?IKSSe#, 12.6.3 雕塑薄膜 372
q*L>MV 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
}ZQ)]Mr 12.7 薄膜非光学特性测量 375
TY."?` [FK 3 291"0