《
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。
~R7{gCqdr lM.k*`$ Lbu,VX 目录
SDO~g ~NTp 第一篇 薄膜元学基本理抢
BJjx y0+ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Tj=@5lj0 1.1 麦克斯韦方程 1
1pT/`x 1.2 平面电磁波 6
zwK$ q=-: 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
iOiXo6YE 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
#-/_J? 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
i}>}%l| 1.3 平均电磁能流密度光强 9
0gr#<( 1.4 电磁波谱、
光谱 10
CFeAKjG 习题 12
%3T:W\h 参考文献 12
8xHjdQr 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
=6BI[_0 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
d4o_/[ 2.1.1 S波反射与透射 14
e)oi3d.wJf 2.1.2 P波反射与透射 16
uKo4nXVtp 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
r]&&*: 2.2.1 S 波反射与透射 18
E#n:d9WA: 2.2.2 P 波反射与透射 20
'>>@I~<\ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
F>at^6^ 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
bjFND]p?w 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
#Q%0y^s 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
CN7qqd 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
%Gm4,+8P3o 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
i>;6Z s>S 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
3,Bm"'b6 2.5.1 全反射与倏逝波 36
3Ael 2.5.2 全透射 37
j4h?" 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
+N!/>w]n 2.6 反射率和透射率 39
>Yfo $S_ 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
sE0,b 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
nG"Ae8r 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
A{Q~@1 习题 44
j{P3o<l&` 参考文献 44
q,(hs]\@ 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
LdyE*u_ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
[q!)Y:|u_> 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
~T&X#i 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
LY!.u?D`P 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
5fK<DkB$>: 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
6
i]B8Ziq{ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
=Lr#
*ep[ 3.4.1 一阶近似 62
"`5BAv;u 3.4.2 二阶近似 63
.,SWa;[iB 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
`Dv&. 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
]BBjFs4# 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
x[2eA!NC 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
&r
V 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
C-ipxL"r 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
uB35CRd 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
mOx>p"n 习题 79
r;8$ 7C. 参考文献 79
[E/8E
h< 第4章 膜系设计图示法 81
#:/-8Z(0 4.1 矢量法 81
+#ANc;2g 4.2 导纳图解法 87
Ib$?[ 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
Zh.[f+ l] 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
3/2G~$C 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
pw1&WP&?3 4.3 金属膜导纳圆图 97
y?{YQ)fj 4.4 膜系层间电场分布 99
wGnFDkCNz 习题 100
"_e/O&-cH 参考文献 101
z=VL|Du1OT 第二篇 光学等膜分类反应用
WhR'MkfL 第5章 增透膜 102
44cy_ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
X3rvM8 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
6w^Fee`>] 5.3 透射滤光片组合透射率 106
T13Jn o 5.4 均匀介质增透膜 107
x)o`w"]al 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
xGymQ|y84 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
Hsz).u 5.5 非均匀介质增透膜 113
|HB 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
8VZLwhj 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
6B>H75S+H 习题 118
GFtE0IQ 参考文献 118
8p~G)J3U 第6章 高反射膜 120
?TVR{e: 6.1 反射镜组合的反射率 120
Oe}6jcb6& 6.2 周期多层膜系的反射率 121
9`sIE _%+ 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
`1"Xj ^
YM 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
Zw"K69A) 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
o9uir"= 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
j#E&u*IR 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
n:[GK_ 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
0CRk&_ht 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
IEW[VU) 6.8 金属反射镜 134
.[4Dvt|>6 6.8.1 常用金属反射镜 134
0|_d{/VK4 6.8.2 金属一介质反射镜 136
t.WWahNyY 6.9 影响反射特性的因素 137
`.a~G
y 6.10 高反射镜应用实例 143
$N)b6(}F10 6.10.1
激光高反射镜 143
+cnBEv~y 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
tB7g.)yZb 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
,BG
L|5?3z 习题 146
Vtr5<:eEx 参考文献 146
}H<87zH 第7章 带通滤光片 149
\@HsMV2+zN 7.1 带通滤光片的特性描述 149
wsLfp82 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
#q%V|Ajq 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
F[5\
x0 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
g}=opw6z 7.3.2 膜系透射定理 153
Da"GYEC 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
byUstm6y 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
*
>XmJ6w 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
^w|apI~HSE 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
41V}6+$g 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
[Vaw$c-+[y 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
9n#Em 7.4.3 诱导带通滤光片 174
]DO"2r 7.5 超窄带带通滤光片 183
qKd&d 7.6 宽带带通滤光片 185
,HLgb}~ 7.7 带通滤光片的角特性 186
IDpW5Dc 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
52JtEt7E 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
+Tw ]u` 习题 193
o|BEY3| 参考文献 193
&p2fMVWJ7 第8章 截止滤光片 196
sjj*7i* 8.1 截止滤光片的特性描述 196
A(Ss:7({ 8.2 吸收型截止滤光片 197
lP:ll])p2 8.3 干涉型截止滤光片 198
12,,gwh 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
z;VabOr^ 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
=whYo?cE( 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
;<=B I! 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
!:^lTvYWZH 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
zU)Ib<$ 8.3.6 截止带的展宽 210
Ce0YO~I 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
7#BUd/ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
u`2[V4=L 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
.\X;VWTI 习题 221
D8''q% 参考文献 221
} QqmDK. 第9章 带阻滤光片 223
?A4t
&4 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
LiF(#OuZ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
Y([YDn 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
xrPC 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
|Vs?yW 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
|NZVm}T 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
Z1gZn)7 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
lp;=f 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
nBA0LIb 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
+=/FKzT< 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
J!GWP:b3 习题 241
f2y:K6$'l* 参考文献 241
hi30|^l- 第10章 分光镜 243
?Hd/!I& 10.1 中性分光镜 243
Dr!g$,9 10.1.1 金属膜中性分光 244
fv",4L 10.1.2 介质膜中性分光 245
%fyah}= 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
*"pf3x6 10.2 双色分光镜 249
XOe8(cXa9 10.3 偏振分光 254
8sG0HI$f+ 10.3.1 偏振特性的描述 254
};:+0k/ 10.3.2 平板偏振分光镜 255
AGe\PCn- 10.3.3 棱镜偏振分光 258
;m+*R/ 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
E?z~)0z2` 10.4 消偏振分光 262
~j`;$o 10.4.1 偏振分离的描述 263
2C!Ko"1Y' 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
d/k70Ybk 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
DhAQ|SdCf 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
VNmQ'EuV}2 10.5 分光中的消色差问题 280
cq=ker zQ 习题 281
Jmp%%^ 参考文献 282
v{Rj,Ou 第二篇 薄膜扶术基础
x dT1jI 第11章 薄膜制备技术 283
&z@~n 11.1 真空技术简介 283
%` cP|k 11.1.1 真空的基本知识 283
Sl8A=Ez 11.1.2 真空的获得 284
o-))R| ~z 11.1.3 真空的测量 286
a&Stdh 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
DO #!ce 11.2.1 蒸镀法 289
tR,&|?0 11.2.2 溅射法 300
)e$}sw{t 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
FG^Jh5 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
"lFS{7 11.3.2 常压化学气相沉积 308
.@3 11.3.3 低压化学气相沉积 308
` n*e8T 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
W_%p'8, 11.3.5 光化学气相沉积 310
}W:Rg}v 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
=peodj^ 11.3.7 原子层沉积 312
O]>FNsh ! 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
UkE fuH 11.4.1 化学镀 313
w$X"E*~>8 11.4.2 阳极氧化法 314
Y~P1r]piB 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
w&vZ$n-| 11.4.4 电镀 315
<}@*i 11.4.5 LB 膜制备技术 315
yl>V' 11.5 光刻蚀 316
[IF5Iv\b 11.5.1 光刻工艺 316
, :I:F 11.5.2 光刻胶 317
s+@+<QE 11.5.3 掩模 318
k//l~A9m 11.5.4 曝光 318
HinPO 11.5.5 刻蚀方法 318
'S_OOzpC 11.5.6 无掩模刻蚀 321
Z?Cl5o&lb 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
K/Q%tr1W0 习题 323
:7,j%ELic 参考文献 324
$Z{ap 第12章 光学薄膜检测技术 326
3tO= 12.1 光谱分析技术基础 326
>9Yo:b:f 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
^ZxT0oaL 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
[9wuaw"~[Z 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
Y]xFe > 12.2.1 透射率测量 333
-W/Lg5eK 12.2.2 反射率测量 334
<sALA~p|0 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
=RA8^wI 12.3.1 吸收测量 338
@O!BQ^'hk# 12.3.2 散射测量 342
~o_zV'^f@o 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
N)kZ2|oD 12.4 光学薄膜常数测量 347
#-]!;sY> 12.4.1 光度法 348
F9Hxqa#1T 12.4.2 全反射衰减法 354
FO"sE` 12.4.3 椭圆偏振法 357
HX;JO[0 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
_~l*p"PL< 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
$s2Y,0>I6 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
U<YP@?w 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
wWVLwp4- 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
*%3%Zj,{ 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
M$ jU-;hRH 12.6.1 薄膜微结构 368
F*}.0SQ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
lU`} 12.6.3 雕塑薄膜 372
hT=6XO od4 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
W
Ai91K@ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
L[D<e?j /8Sr(