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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。
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%0y V+@%(x@D_ 4jyr\=42F' 目录
fuIv,lDA 第一篇 薄膜元学基本理抢
%N AFU/& 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
;Kd{h 1.1 麦克斯韦方程 1
>stVsFdV) 1.2 平面电磁波 6
^:rNoo 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
.]sIoB-54 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
B$[%pm`'2 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
o-e,
1.3 平均电磁能流密度光强 9
H2p XJ/XF 1.4 电磁波谱、
光谱 10
{dr&46$p 习题 12
? 3E_KGI 参考文献 12
SpTORR8 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
2ZzD^:V[} 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
Cx3m\
\c 2.1.1 S波反射与透射 14
lVp~oZC6[ 2.1.2 P波反射与透射 16
0)] C&;}_M 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
re 1k] 2.2.1 S 波反射与透射 18
hhgz=7Y 2.2.2 P 波反射与透射 20
GO
GXM4I 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
cTIwA:)D 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
A(@gv8e[H^ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
oJ;O>J@c 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
kI[O {<kQ 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
o:Os_NaD 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
gBiQIhz 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
R_*D7|v 2.5.1 全反射与倏逝波 36
7[.Q.3FL 2.5.2 全透射 37
+}L3T" 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
_Ag/gu2-? 2.6 反射率和透射率 39
-$MC 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
bZlLivi 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
W<hdb!bE 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
en#g<on 习题 44
P)j9\ muc 参考文献 44
JW.&uV1Z 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
!}Ou|r4_ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
Xgth|C}k 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
/$.vHt5nt 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
huD\dmQ:] 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
a=T7w;\h 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
P(i2bbU 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
<GmrKdM 3.4.1 一阶近似 62
~JRuMP 3.4.2 二阶近似 63
96E7hp !: 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
iF_r'+j 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
D.CsnfJ 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
c:_i)": 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
"91Atb;hJ 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
h/bYtE 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
?9okjLp1n 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
<UHWy&+z& 习题 79
p1gX4t]%}a 参考文献 79
:a!a 第4章 膜系设计图示法 81
a1sLRqo8 4.1 矢量法 81
E9*?G4P{l 4.2 导纳图解法 87
#V,~d&_k 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
+PXfr~ 4 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
`xAJy5 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
h \cK 4.3 金属膜导纳圆图 97
#2'&=?J1r 4.4 膜系层间电场分布 99
w[vIPlSdS 习题 100
*>*/| 参考文献 101
O|TwG:! 第二篇 光学等膜分类反应用
lGBdQc]IL 第5章 增透膜 102
i-vJ&}} 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
n~i4yn= 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
w8#>xV^~ 5.3 透射滤光片组合透射率 106
)w?$~q 5.4 均匀介质增透膜 107
|nZB/YZt 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
v6Wf7)d/1 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
1xV1#'@[Jd 5.5 非均匀介质增透膜 113
n.UM+2G 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
k*6eZ 7 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
(s*Uz3sq 习题 118
k)' z<EL6c 参考文献 118
A-!qO|E[- 第6章 高反射膜 120
(gC^5&11 6.1 反射镜组合的反射率 120
WWD@rn sVf 6.2 周期多层膜系的反射率 121
$,#IPoi~X 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
WY~[tBi\ 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
eV+wnE?SB5 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
s/0FSv
x 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
I2!HXMrp 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
0]0M>vx
u 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
N ^`Efpvg 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
SLA~F?t 6.8 金属反射镜 134
{#Cm> @') 6.8.1 常用金属反射镜 134
&: 8 &;vk 6.8.2 金属一介质反射镜 136
:%]R x&08 6.9 影响反射特性的因素 137
%--5bwZi 6.10 高反射镜应用实例 143
JT ^0AZ_* 6.10.1
激光高反射镜 143
U*h)nc 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
vrx3O 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
*n?:)( 习题 146
<$6E r 参考文献 146
kakWXGeR 第7章 带通滤光片 149
9Bw5 t@ 7.1 带通滤光片的特性描述 149
r_RTtS# 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
#T`+~tW'| 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
640V&<+v 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
[kkcV5I- 7.3.2 膜系透射定理 153
5R
G5uH/-< 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
p}X87Zq 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
qiJ{X{lI 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
Vo8"/]_h 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
_I5+o\;1 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
HjR<4;2 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
8[IifF1M=& 7.4.3 诱导带通滤光片 174
M)Q+_c2* 7.5 超窄带带通滤光片 183
@6`@.iZ 7.6 宽带带通滤光片 185
lI<8)42yq 7.7 带通滤光片的角特性 186
ka[NYW{. 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
G<1mj!{Vp 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
f#b[KB^Z,2 习题 193
IvH+94[)
参考文献 193
nK=V` 第8章 截止滤光片 196
JwVv+9hh 8.1 截止滤光片的特性描述 196
+=$G6uR$ 8.2 吸收型截止滤光片 197
+-V?3fQ 8.3 干涉型截止滤光片 198
"ET"dMxU 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
Us.jyg7_c 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
IW*.B6Hw8 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
JpiKZG@L 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
.C?g nOq 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
FM];+d0 8.3.6 截止带的展宽 210
Mpx.n]O. 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
\C|06Bs$
8.4 金属介质膜截止滤光片 218
]h@:Y] 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
CB)#;
|aDB 习题 221
Mq$=zsj 参考文献 221
xy>mM"DOH 第9章 带阻滤光片 223
<0}'#9>O 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
nfB9M1Svn 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
P*]g*&*Y + 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
+M:Q!' 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
U"Oq85vY 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
S0yT%V 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
p {3|W< 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
H\vO0 <X 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
+^:K#S9U 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
\3/'#
9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
"'(4l 2. 习题 241
yD"sYT 参考文献 241
R)z|("%ec 第10章 分光镜 243
.EQFHStr 10.1 中性分光镜 243
]B||S7idq 10.1.1 金属膜中性分光 244
&5<lQ1 10.1.2 介质膜中性分光 245
mH"`46 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
0kfw8Lon 10.2 双色分光镜 249
C54)eT6 10.3 偏振分光 254
V>Cf
8>m 10.3.1 偏振特性的描述 254
eF@E|kK 10.3.2 平板偏振分光镜 255
jL<.?HE 10.3.3 棱镜偏振分光 258
:QNEA3Q 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
7 &Aakl 10.4 消偏振分光 262
ptcU_*Gd 10.4.1 偏振分离的描述 263
3-D!Z S& 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
^y,ip=<5\3 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
8:bNFgJD 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
&V
L<Rx 10.5 分光中的消色差问题 280
hV)I
C9 习题 281
bMYRQ,K`C 参考文献 282
{JJ`|*H$_ 第二篇 薄膜扶术基础
CgWj9 [ 第11章 薄膜制备技术 283
[#tW$^UD 11.1 真空技术简介 283
j&9~OXYv 11.1.1 真空的基本知识 283
)NK2uD 11.1.2 真空的获得 284
Bv3v;^ 11.1.3 真空的测量 286
gFH_^~7i8p 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
>vhyKq|g< 11.2.1 蒸镀法 289
n_Z8%|h 11.2.2 溅射法 300
I~I%z'"RQd 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
1N&U{#4 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
6dh PqL 11.3.2 常压化学气相沉积 308
5V0=-K 11.3.3 低压化学气相沉积 308
'"EOLr\Z, 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
<~3 aaO 11.3.5 光化学气相沉积 310
}|d:(* 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
?#'qY6 ^ 11.3.7 原子层沉积 312
BI
s! 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
tXx9N_/ 11.4.1 化学镀 313
\ gN) GR 11.4.2 阳极氧化法 314
-:QyWw/d 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
*QVE>{ 11.4.4 电镀 315
2-~oNJqX 11.4.5 LB 膜制备技术 315
fITml6mbE 11.5 光刻蚀 316
bu.36\78 11.5.1 光刻工艺 316
9fiZ5\ 11.5.2 光刻胶 317
U6Qeode 11.5.3 掩模 318
|Yx8Ez 11.5.4 曝光 318
1#V0g Q 11.5.5 刻蚀方法 318
[qz6_WOo 11.5.6 无掩模刻蚀 321
;u%h wlo 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
:X#(T-!t 习题 323
3Rm$ 参考文献 324
Z6=!}a% 第12章 光学薄膜检测技术 326
;Cwn1N9S 12.1 光谱分析技术基础 326
86Rit!ih 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
U;31}'b 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
YW5E
| z 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
ms$o,[ 12.2.1 透射率测量 333
PIA&s6U 12.2.2 反射率测量 334
1ysA~2 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
O
Rfl v+ 12.3.1 吸收测量 338
LCG< 12.3.2 散射测量 342
#O~Y[''C5X 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
_FV.}%W<u 12.4 光学薄膜常数测量 347
'D4NPG`z 12.4.1 光度法 348
0\mzGfd 12.4.2 全反射衰减法 354
..!yf e"5 12.4.3 椭圆偏振法 357
`'93J
wYb 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
&$=F$ 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
Vf@/}=X * 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
@.0,ka,X 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
l20q(lb 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
oeIS&O.K 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
H\S,^)drJ? 12.6.1 薄膜微结构 368
`>*P(yIN 12.6.2 薄膜微结构检测 371
wK3}K 12.6.3 雕塑薄膜 372
4@5<B 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
,R)[$n 12.7 薄膜非光学特性测量 375
Ut%ie=c T:-Uy&pBEN