《
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。
P J[`| hqkz^!rp c_!cv":s 目录
0% I=d 第一篇 薄膜元学基本理抢
5rZ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
r^ ZEImjc 1.1 麦克斯韦方程 1
07=mj%yV 1.2 平面电磁波 6
/fV;^=:8c 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
c<$OA=n 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
Q>1[JW{$} 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
Uq`'}Vo 1.3 平均电磁能流密度光强 9
|*tp16+6 1.4 电磁波谱、
光谱 10
fXQNHZ|4 习题 12
C'}KTXiRW 参考文献 12
\v)+.m?n 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
e6RPIg 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
Bo%NFB; 2.1.1 S波反射与透射 14
TBU&6M>{3 2.1.2 P波反射与透射 16
UByv?KZi 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
-_eLf#3 2.2.1 S 波反射与透射 18
k7usMVAA 2.2.2 P 波反射与透射 20
\d$!a5LF} 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
_b;{_g 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
/FEVmH?
2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
aPbE;"
f 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
KRDmY+ 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
"C0Q(dr/n 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
0F><P?5 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
Bh]P{H% 2.5.1 全反射与倏逝波 36
V[vl!XM 2.5.2 全透射 37
K~uq,~ 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
J!U}iD@occ 2.6 反射率和透射率 39
'}bgLv 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
o`N9!M 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
[-oc>;`=l 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
t" Z6[XG 习题 44
ZoZ|Ma 参考文献 44
PdtvU-( 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
$aXer: 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
qR+!l( 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
`XEr(e9 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
>>fH{/l 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
agW@{c 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
AoL2@C.C%D 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
>_ 2dvg=U 3.4.1 一阶近似 62
:@A9](gI 3.4.2 二阶近似 63
oWo-
j< 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
naznayy 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
]G< Vg5 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
G<rHkt@[ 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
WKa~[j|-K 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
ly3\e_z:G 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
Jcm&RI"{ 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
+-CtjhoS 习题 79
(|1A?@sJ#h 参考文献 79
mmRJ9OhS 第4章 膜系设计图示法 81
g0ly 4.1 矢量法 81
e|WJQd4+S 4.2 导纳图解法 87
d-r@E3 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
%
0+j?>#X 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
VrQmP 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
0o*8#i/)!3 4.3 金属膜导纳圆图 97
xw2[d+mB 4.4 膜系层间电场分布 99
$F+ L Ds 习题 100
eu|;eP-+d 参考文献 101
=`s!; 第二篇 光学等膜分类反应用
74k dsgQf 第5章 增透膜 102
VYImI>.t{ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
+8d1|cB" 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
DG ;_Vg 5.3 透射滤光片组合透射率 106
q0r>2c-d 5.4 均匀介质增透膜 107
0-yp,G 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
'|p$)yx2 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
ktBj|-'> 5.5 非均匀介质增透膜 113
~=RT*>G_ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
2OR{[L*
5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
^mO~W!" 习题 118
e)#J1(j_ 参考文献 118
`gf0l /d 第6章 高反射膜 120
E3gh?6 6.1 反射镜组合的反射率 120
nWYN Np?h 6.2 周期多层膜系的反射率 121
"PTZ%7YH} 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
kbMWGB%; 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
aa#Y=%^ 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
qUGC"<W 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
RM]M@%,K 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
#S*/bao# 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
``\i58K{e 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
EL 8<U 6.8 金属反射镜 134
'2nhv,|.U 6.8.1 常用金属反射镜 134
<;m<8RjX 6.8.2 金属一介质反射镜 136
9s$CA4?HP 6.9 影响反射特性的因素 137
0C
irfcs}Z 6.10 高反射镜应用实例 143
pRIhFf 6.10.1
激光高反射镜 143
\T :i{.i 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
,J^b0@S 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
nR}sNl1 习题 146
.e=:RkI, 参考文献 146
lc,tVe_ 第7章 带通滤光片 149
hYNY"VB 7.1 带通滤光片的特性描述 149
*%fi/bimG 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
TNY&asQo 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
iwp{%FF 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
fS [,vPl 7.3.2 膜系透射定理 153
$oU*9}}Rn 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
nv%rJy*w[ 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
_%!c+f7 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
u:gN?O/G 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
p~^D\jR. 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
>qjq=Ege 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
()Y4v 7.4.3 诱导带通滤光片 174
(SDr!!V< 7.5 超窄带带通滤光片 183
KgiJUO`PR 7.6 宽带带通滤光片 185
q6SXWT'Sa 7.7 带通滤光片的角特性 186
w2Jf^pR 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
+*T7@1 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
F6OpN"UM' 习题 193
")dH,:#S 参考文献 193
Ax?y 第8章 截止滤光片 196
)ufg9"\ 8.1 截止滤光片的特性描述 196
oe
|)oTv 8.2 吸收型截止滤光片 197
mdmvT~` 8.3 干涉型截止滤光片 198
m~P CB_ifW 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
o-{[|/)Tk 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
P+PR<ZoI{f 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
7;sj%U^'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
-pa )K"z 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
eg?<mKrZ 8.3.6 截止带的展宽 210
qnJt5 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
];a=Pn-:}G 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
V=qwwYz~ 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
Y/>&0wj)d 习题 221
Fzpfoz<N 参考文献 221
?hM>mL 第9章 带阻滤光片 223
2`>T oWN! 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
$8xl#SqH 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
dC$Em@Nb 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
?ROqn6k&c 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
Nq` C.& 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
u7[ykyV 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
#PanfYR 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
KgOqbSJ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
-/cZeQDPb 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
*x])Y~oQ 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
NufLzg{ 习题 241
%K`% *D 参考文献 241
`m?c;,\ 第10章 分光镜 243
]2'na?q9 10.1 中性分光镜 243
J(%0z:exs 10.1.1 金属膜中性分光 244
}L3 oR 10.1.2 介质膜中性分光 245
'0uhD.|G 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
+~roU{& o 10.2 双色分光镜 249
9@52Fg;mj 10.3 偏振分光 254
=%gRW5R% 10.3.1 偏振特性的描述 254
kc @[9eV 10.3.2 平板偏振分光镜 255
.k9{Yv0 10.3.3 棱镜偏振分光 258
x~{;TZa[I 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
kRD%b[*d 10.4 消偏振分光 262
2Sp=rI 10.4.1 偏振分离的描述 263
`v}%33$hA 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
%1O[i4s:- 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
NqEA4C 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
[y)`k@ 10.5 分光中的消色差问题 280
\XM^oE#G 习题 281
x.zbD8l/9 参考文献 282
{]_r W/
第二篇 薄膜扶术基础
)\be2^p 第11章 薄膜制备技术 283
\ZhfgE8{% 11.1 真空技术简介 283
|-
rI@2` 11.1.1 真空的基本知识 283
D3^7y.u<) 11.1.2 真空的获得 284
x-<)\L& 11.1.3 真空的测量 286
i|}[A 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
vR=6pl$|~~ 11.2.1 蒸镀法 289
^;maotHn 11.2.2 溅射法 300
RE=+Dz{ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
Sh,&{z! 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
}gMDXy} 11.3.2 常压化学气相沉积 308
$w0lrh[+ 11.3.3 低压化学气相沉积 308
'GoZqiYT 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
bi&*9K0 11.3.5 光化学气相沉积 310
s^|.Zr;,> 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
3=$q 11.3.7 原子层沉积 312
b0A1hb[| 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
mBJeqG 11.4.1 化学镀 313
6"t;gSt4 11.4.2 阳极氧化法 314
|'+eMl 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
/`;n@0k>2 11.4.4 电镀 315
.8uz 6~ 11.4.5 LB 膜制备技术 315
u4neXYSy 11.5 光刻蚀 316
RQp|T5Er* 11.5.1 光刻工艺 316
mVsIAC$}8 11.5.2 光刻胶 317
saAxGG 11.5.3 掩模 318
+:-57 11.5.4 曝光 318
~-t>z 11.5.5 刻蚀方法 318
V&|Ed 11.5.6 无掩模刻蚀 321
ls `,EFF 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
ym/fFm6h 习题 323
pD2<fP_ 参考文献 324
KdUnD4d 第12章 光学薄膜检测技术 326
^o@,3__7Q 12.1 光谱分析技术基础 326
j.ldaLdG 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
7`H
1f]d 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
2Nm>5l 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
m6yIR6H 12.2.1 透射率测量 333
OxtOd\0$ 12.2.2 反射率测量 334
d:q + 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
J~iBB~x. 12.3.1 吸收测量 338
F@!Td(r2 12.3.2 散射测量 342
TtDg*kZ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
%Lrd6i_j 12.4 光学薄膜常数测量 347
%?hsoj&k 12.4.1 光度法 348
-MugnB6
12.4.2 全反射衰减法 354
=!UR=Hq 12.4.3 椭圆偏振法 357
"ZHtR/; 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
8dOo Q 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
tYqs~B3 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
j ! NO|&k 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
\^K&vW; 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
\zkw2*t 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
(zYy}g#n 12.6.1 薄膜微结构 368
H{c?lT 12.6.2 薄膜微结构检测 371
)Vk6;__ 12.6.3 雕塑薄膜 372
!epgTN 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
o{kbc5_ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
l\!-2 T6Y tPyyZ#,