《
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。
i;Y3pF0%P P5;n(E(19 }Rl^7h<! 目录
Q5Yy
\M 第一篇 薄膜元学基本理抢
[=/Yo1:v 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
bT93R8yp 1.1 麦克斯韦方程 1
F3uR:)4<M 1.2 平面电磁波 6
P}kBqMM 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
DpA"5RV 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
}MU}-6 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
8d4:8} 1.3 平均电磁能流密度光强 9
zt,Tda4Y 1.4 电磁波谱、
光谱 10
<=O/_Iu( 习题 12
itotn!Wb` 参考文献 12
<;eXbO>Q 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
1=o|[7 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
n{Ce%gy 2.1.1 S波反射与透射 14
GTYCNi66 2.1.2 P波反射与透射 16
ppYIVI 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
Ebk9[= 2.2.1 S 波反射与透射 18
WxE^S ??| 2.2.2 P 波反射与透射 20
oY
NIJXln 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
nrFuhW\r 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
1VXyn\ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
:2v^pg| 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
Aho zrroV 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
@$:T]N3m 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
6(M^`&fl 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
_U
Q|I|V# 2.5.1 全反射与倏逝波 36
WRdBL5 2.5.2 全透射 37
yiT)m]E
d 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
H]I^?+)9 2.6 反射率和透射率 39
O\~/J/u
< 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
44r@8HO1 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
KCDbE6 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
|M;tAG$,"y 习题 44
ox|K2A 参考文献 44
S`w_q=-^8 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
aB$xQ|~ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
J`I^F:y* 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
l^~E+F~ 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
Sh@en\m=#S 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
BI|BfO%F$j 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
N'5AU ( 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
V
eD<1< 3.4.1 一阶近似 62
^Fop/\E 3.4.2 二阶近似 63
&gv{LJd5b 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
v,eTDgw 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
jIvSjlm I 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
isF
jJPe 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
tJ qd 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
Uo<iZ3J 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
U@'F9UB` 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
)NjxKSiU@ 习题 79
K|a^<|
S 参考文献 79
SWq5=h 第4章 膜系设计图示法 81
5YG%\ 4.1 矢量法 81
Y%GIKtP 4.2 导纳图解法 87
?7eD<| 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
S.)+C2g,@ 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
1woBw>g 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
N!=$6`d 4.3 金属膜导纳圆图 97
'F .tOD 4.4 膜系层间电场分布 99
o6b\
w 习题 100
_T^+BUw 参考文献 101
l)P~#G+C 第二篇 光学等膜分类反应用
H)5V \ 第5章 增透膜 102
GEd JB= 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
l2.Lh<G 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
/4xp?Lo: 5.3 透射滤光片组合透射率 106
6xC$R q 5.4 均匀介质增透膜 107
sM _m 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
tqMOh R 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
"TQ3{=j{ 5.5 非均匀介质增透膜 113
_Pe,84Ro 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
VNggDKS~K 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
4UV6'X)V 习题 118
WF&?OHf2 参考文献 118
7j//x Tr}a 第6章 高反射膜 120
}
N$soaUs 6.1 反射镜组合的反射率 120
B098/`r 6.2 周期多层膜系的反射率 121
?c7}
v 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
Dpf"H 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
bAkCk]>5 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
oBpoZ @[Z 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
^?Y x{r~9 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
?z/ )Hkw 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
"I
n[= 2w 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
H6Dw5vG"l 6.8 金属反射镜 134
p2)563#RS 6.8.1 常用金属反射镜 134
xn BL{
[] 6.8.2 金属一介质反射镜 136
6
h%%? 6.9 影响反射特性的因素 137
!o{>[ 6.10 高反射镜应用实例 143
AzlZe\V?)~ 6.10.1
激光高反射镜 143
Kc,=J?Ob 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
g q`S` 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
mu/GOEZ5 习题 146
QGkMT+A 参考文献 146
+T,Yf/^Fn 第7章 带通滤光片 149
Q"VS;uh.v 7.1 带通滤光片的特性描述 149
G Ch]5\ 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
J =j6rD 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
5p]Cwj<u 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
mR|;}u;d 7.3.2 膜系透射定理 153
6.(L8.jv 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
Q.zE}ZS 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
NKX62 ZC 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
^v+3qm@, 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
'G>gNq 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
Z H1UAf 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
$bdtiD 7.4.3 诱导带通滤光片 174
k __MYb 7.5 超窄带带通滤光片 183
}s>.Fh 7.6 宽带带通滤光片 185
O
S% 7.7 带通滤光片的角特性 186
Zp'q;h_ 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
J}M_Ka 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
uNoP8U%* 习题 193
J4VyP["m 参考文献 193
<Z:Fnp 第8章 截止滤光片 196
%X^K5Io 8.1 截止滤光片的特性描述 196
!8ch&cr)o+ 8.2 吸收型截止滤光片 197
]?"1FSu-8r 8.3 干涉型截止滤光片 198
1v2pPUH\ 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
4n9c 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
^U@-Dp,k+ 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
|u5Xi5q.f 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
M>m+VsJV 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
3Y6W)$Q 8.3.6 截止带的展宽 210
-Rcl(Q}LZ 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
X`'
@G 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
H-ewO8@ 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
DM[gjfMXu 习题 221
FM=-^l, 参考文献 221
27CVAX ghV 第9章 带阻滤光片 223
079mn/8; 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
&E +2 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
S)L(~N1 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
|tua*zEsS 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
3H_%2V6#V1 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
miv)R 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
g$a
5 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
l+n0=^ Z 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
r@v_hc 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
3^x
C=++ 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
p+7ZGB 习题 241
{DVu* %| 参考文献 241
iM'rl0 第10章 分光镜 243
}bM=)eUfX 10.1 中性分光镜 243
! {c"C 10.1.1 金属膜中性分光 244
J*}Qnl + 10.1.2 介质膜中性分光 245
B(/)mB 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
v[t*CpGd 10.2 双色分光镜 249
W{js9$oJ 10.3 偏振分光 254
f;Uf=.#F 10.3.1 偏振特性的描述 254
E6njmdu 10.3.2 平板偏振分光镜 255
XI8rU)q 10.3.3 棱镜偏振分光 258
n)6mfoe 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
trAIh}Dj 10.4 消偏振分光 262
1,pg7L8H 10.4.1 偏振分离的描述 263
L,PD4H"8 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
$EUlh^ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
SRfnT?u6 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
B33H,e) 10.5 分光中的消色差问题 280
hDAxX=FM 习题 281
V3] Z~@ 参考文献 282
ZL{\M|@jz 第二篇 薄膜扶术基础
OEwKT7CX 第11章 薄膜制备技术 283
!b:;O
+[ 11.1 真空技术简介 283
>|!s7.H/J/ 11.1.1 真空的基本知识 283
)xPfz 11.1.2 真空的获得 284
N sNk
11.1.3 真空的测量 286
6B .x= 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
B+Ox#[<75 11.2.1 蒸镀法 289
RV{'[8gM 11.2.2 溅射法 300
SZ )AO8& 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
(I7s[ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
BL?Bl&p( 11.3.2 常压化学气相沉积 308
a
]~Yi.H 11.3.3 低压化学气相沉积 308
hantGw| 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
y?4%eD 11.3.5 光化学气相沉积 310
y/d/#}\: 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
"pLWJvj6- 11.3.7 原子层沉积 312
{iRXK 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
"T+oXK\B 11.4.1 化学镀 313
CpG]g>]L&[ 11.4.2 阳极氧化法 314
<1xs
ya[e 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
L%sskV( 11.4.4 电镀 315
XI"8d.VR 11.4.5 LB 膜制备技术 315
u:[vqlU 11.5 光刻蚀 316
=FfxHo1k 11.5.1 光刻工艺 316
6^vseVx 11.5.2 光刻胶 317
zFpM\{`[g 11.5.3 掩模 318
gLGu#6YVu 11.5.4 曝光 318
ay-M.J 11.5.5 刻蚀方法 318
5S&'O4yz^ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
e <]^7pz 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
THcK,`lX@ 习题 323
We51s^( 参考文献 324
Q#a<T4l 第12章 光学薄膜检测技术 326
+T|M U 12.1 光谱分析技术基础 326
_RI!Z 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
g$P <`. 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
7F!(60xY 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
40ZHDtIu< 12.2.1 透射率测量 333
V% PeZ.Xv 12.2.2 反射率测量 334
VGDds 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
_${//`ia= 12.3.1 吸收测量 338
|yT-N3H@ 12.3.2 散射测量 342
zVL"$ ) 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
) }.<lSw 12.4 光学薄膜常数测量 347
/j|Rz5@= 12.4.1 光度法 348
U.mVz,k3 12.4.2 全反射衰减法 354
dd=';%? 12.4.3 椭圆偏振法 357
#;*0 Pwe` 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
J#OiY
12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
Kx[u9MD 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
g~#HiBgWq[ 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
G5K_e:i 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
.PHz
12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
Aqp$JM
> 12.6.1 薄膜微结构 368
&y~EEh| 12.6.2 薄膜微结构检测 371
AR}q<k6E 12.6.3 雕塑薄膜 372
4PsJs<u 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
]`S35b 12.7 薄膜非光学特性测量 375
Ny
oRp P*M$^p