《
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。
zCxr]md F.i%o2P3 IHCEuK 目录
4J3cQ;z 第一篇 薄膜元学基本理抢
1Wzm51RU 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
yD|He*$S 1.1 麦克斯韦方程 1
%lsk>V 1.2 平面电磁波 6
^ mbpt`@ 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
O(BAw 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
x}I'W?g 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
=H&@9=D* 1.3 平均电磁能流密度光强 9
&Pu}"M$[MH 1.4 电磁波谱、
光谱 10
_JZS;8WYR 习题 12
_Wn5*
Pi%Z 参考文献 12
{U?UM 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
R(Y4n w+Y- 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
lIHSy 2.1.1 S波反射与透射 14
uXPvl5(Y? 2.1.2 P波反射与透射 16
,zmGKn#n2 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
m{itMZ@ 2.2.1 S 波反射与透射 18
T\\Q!pY 2.2.2 P 波反射与透射 20
ajFSbi)l 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
S~auwY ,< 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
S'"(zc3= 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
7XLz Ewa 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
5yO%| ) 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
QF 2Eg 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
sr(f9Vl 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
|pB[g>~V 2.5.1 全反射与倏逝波 36
NQCJ '%L6 2.5.2 全透射 37
03aa>IO 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
|/B2Bm 2.6 反射率和透射率 39
-xi]~svg 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
noz&4"S.{ 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
B 14Ziopww 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
i6F`KF'i& 习题 44
=sVB.P 参考文献 44
:n36}VG| 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
&y-(UOqbkP 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
A
i` 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
bbevy!m 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
}$-;P=k 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
{%!.aQ, 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
:p^7XwX%w 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
Z~O1$,Z 3.4.1 一阶近似 62
7I>@PVN 3.4.2 二阶近似 63
CFqteY" 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
9L+dN%C 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
]AjDe] 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
;Js-27_0 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
Y>}[c
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
"?E>rWz 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
w>M8FG(4] 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
$ K>.|\ 习题 79
<C0~7]XO 参考文献 79
~Xa8\> 第4章 膜系设计图示法 81
I8=p_Ie 4.1 矢量法 81
EN^C'n 4.2 导纳图解法 87
Cnp\2Fu/ 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
NEInro< 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
*T(z4RVg 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
sBozz # 4.3 金属膜导纳圆图 97
NijvFT$V1 4.4 膜系层间电场分布 99
hiKgV|ZD 习题 100
@SA:64
9 参考文献 101
}F'B!8n 第二篇 光学等膜分类反应用
5c*kgj:x 第5章 增透膜 102
'urn5[i 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
dD _(MbTt 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
uh`W} n 5.3 透射滤光片组合透射率 106
,r<!30~f 5.4 均匀介质增透膜 107
34lt?6%j 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
FM\yf]' 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
{%WQQs 5.5 非均匀介质增透膜 113
04eE\%? 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
^_dYE]t 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
q.]>uBAQ? 习题 118
Sl@$ 参考文献 118
h`X>b/V 第6章 高反射膜 120
&6*X&]V!Z 6.1 反射镜组合的反射率 120
[gK (x% 6.2 周期多层膜系的反射率 121
c#lW ? 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
+k=BD s 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
h *J=F0KM 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
*uJcB|KX 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
FGzMbi<l#( 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
S%ULGX:@ga 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
7]}n0*fe 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
I7!+~uX 6.8 金属反射镜 134
1k&**!S]% 6.8.1 常用金属反射镜 134
}:NE 6.8.2 金属一介质反射镜 136
N 2|?I(\B 6.9 影响反射特性的因素 137
R2ue kpP 6.10 高反射镜应用实例 143
d51.Tbt#%7 6.10.1
激光高反射镜 143
^{L/) Xy5 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
j*uc$hC" 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
wvH=4TT=w" 习题 146
EA@p]+P 参考文献 146
Jb.
V4 第7章 带通滤光片 149
DIx!Sw7EC 7.1 带通滤光片的特性描述 149
l;TWs_N 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
<pAN{: 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
xO2e>[W 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
F'eV%g 7.3.2 膜系透射定理 153
&PJ&XTR 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
!`j}%!K! 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
<PCa37 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
)2
E7>SQc~ 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
c rx8+ 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
EJF*_<f9O 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
v(uYso_ 7.4.3 诱导带通滤光片 174
v[S>
7.5 超窄带带通滤光片 183
>hg?!jMjrr 7.6 宽带带通滤光片 185
O3Jp:.ps 7.7 带通滤光片的角特性 186
\F_~?$ 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
eC+S'Jgf 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
x8L$T (^ 习题 193
][Ne;F6 参考文献 193
TL%2?'G 第8章 截止滤光片 196
AF-4b*oB 8.1 截止滤光片的特性描述 196
xiv1y4(% 8.2 吸收型截止滤光片 197
-)S(eqq1 8.3 干涉型截止滤光片 198
1: cD\ 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
9
U6cM-p? 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
Q};g~b3 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
!3Xu#^Xxj 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
JA .J~3 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
sj@B0R=Qo 8.3.6 截止带的展宽 210
J|vriI; 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
l Je=z 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
==$>M
d 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
rlQ4+~ 习题 221
VK7lm|J+ 参考文献 221
#dcf Q 第9章 带阻滤光片 223
+mc0:e{WF 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
(`z`ni 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
lIs<&-0 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
58T<~u7 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
eVDO]5? 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
C_c*21X 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
3`V#ImV> 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
b:OQ/ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
Ne6]?\Z 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
FH"u9ygF 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
irg%n 习题 241
EX]LH({?+L 参考文献 241
y81B3`@ 第10章 分光镜 243
EfTuHg$pe 10.1 中性分光镜 243
$Tc"7nYu 10.1.1 金属膜中性分光 244
})zYo 7 10.1.2 介质膜中性分光 245
>P@JiR<@\n 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
W$E!}~Ro 10.2 双色分光镜 249
#q[k"x=c 10.3 偏振分光 254
cjTV~(i'4A 10.3.1 偏振特性的描述 254
6Dx^$=Sa$ 10.3.2 平板偏振分光镜 255
o;d>< 10.3.3 棱镜偏振分光 258
pA
,xDs@37 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
C(t>ZR 10.4 消偏振分光 262
(5-4`:1ux 10.4.1 偏振分离的描述 263
=Zg%& J 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
zjuU*$A4 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Lm-yTMNPn 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
$-tgd<2h 10.5 分光中的消色差问题 280
STfcx]L 习题 281
d nZA+Pa 参考文献 282
_A[k&nO!&J 第二篇 薄膜扶术基础
q4'Vb 第11章 薄膜制备技术 283
hcQky/c\#b 11.1 真空技术简介 283
;r**`O 11.1.1 真空的基本知识 283
B~[}E]WEK 11.1.2 真空的获得 284
1Wz -Z 11.1.3 真空的测量 286
Rds_Cd C 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
0N" VOEvG 11.2.1 蒸镀法 289
m2j&v$ 11.2.2 溅射法 300
"4 Lt:o4x 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
sBsf{%I[{ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
SCXH{8SS 11.3.2 常压化学气相沉积 308
{$dq7m( 11.3.3 低压化学气相沉积 308
)#NT* @j` 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
}ZP;kM$g 11.3.5 光化学气相沉积 310
BqF%2{ 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
'+@q 11.3.7 原子层沉积 312
@W{VT7w 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
L<GF1I) 11.4.1 化学镀 313
.V4w+:i 11.4.2 阳极氧化法 314
0`{3|g 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
#u<^ 11.4.4 电镀 315
#Tr>[ZC 11.4.5 LB 膜制备技术 315
o$S/EZ 11.5 光刻蚀 316
88K=jo))b 11.5.1 光刻工艺 316
\wyn 11.5.2 光刻胶 317
]8Eci^i 11.5.3 掩模 318
^oL43#Nlo 11.5.4 曝光 318
R{GT?
wl 11.5.5 刻蚀方法 318
9;fyC= 11.5.6 无掩模刻蚀 321
m!Iax]D{ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
~+JEl% 习题 323
|^uU &O;. 参考文献 324
[<2#C#P:6 第12章 光学薄膜检测技术 326
Awip qDAu 12.1 光谱分析技术基础 326
H[cHF 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
M;14s*g 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
mKsTA; 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
a!_vd B 12.2.1 透射率测量 333
"*ot:;I 12.2.2 反射率测量 334
*%{ 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
HQpw2bdy 12.3.1 吸收测量 338
AU3Ou5 12.3.2 散射测量 342
#/UlW 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
zF%'~S0{ 12.4 光学薄膜常数测量 347
qtqTLl@u 12.4.1 光度法 348
~If{`zWoC 12.4.2 全反射衰减法 354
4 ^=qc99 12.4.3 椭圆偏振法 357
BW`)q/ 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
SkmL X@:( 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
rh8.kW-K_ 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
L\:f#b~W 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
B@:11,.7 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
YTQom!O 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
4 yk!T 12.6.1 薄膜微结构 368
nE~HcxE/ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
m]Sv>| 12.6.3 雕塑薄膜 372
6I)1[tU 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
))pp{X2m 12.7 薄膜非光学特性测量 375
Z5oX "Yx sRM3G]nUr