《
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。
S k&l8" maTZNzy `di/nv) 目录
`h|>;u 第一篇 薄膜元学基本理抢
p?zh4:\F+ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
&24z`ZS[w6 1.1 麦克斯韦方程 1
E?Ofkc$q 1.2 平面电磁波 6
f.y~ Sew 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
_ 0Ced&i 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
KdB9Q ; 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
Fq9>t/Zj 1.3 平均电磁能流密度光强 9
bkfk9P 1.4 电磁波谱、
光谱 10
=c(3EI'w 习题 12
GcYT<pwN6 参考文献 12
;NzS;C' 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
Jf=$h20x 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
%!e;sL~& 2.1.1 S波反射与透射 14
p~w|St7jg 2.1.2 P波反射与透射 16
F"M$ "rC] 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
k|c=O6GO 2.2.1 S 波反射与透射 18
&,B91H*# 2.2.2 P 波反射与透射 20
hPHrq{YZ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
y3vm+tJc{ 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
rv?d3QqIC 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
[5Dg%?x 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
Z'I0e9Jw 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
az2CFd^M 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
:'LG%E:b 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
t,yzqn
2.5.1 全反射与倏逝波 36
>av.pJ(> 2.5.2 全透射 37
`e!hT@Xxa 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
W^^}-9 2.6 反射率和透射率 39
0fTEb%z8 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
Qe )#'$T 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
wzRIvm{ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
?w[M{ 习题 44
BsX#
~ 参考文献 44
C8 b%r|^# 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
=_L 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
`1[GY){?) 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
S3k>34_%9 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
'Na/AcRdg 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
!B3lsXLSY 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
>xt*( j&} 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
p3NTI /- 3.4.1 一阶近似 62
-^JGa{9* 3.4.2 二阶近似 63
:a4FO 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
6v9{$: 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
UT9=S21 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
69v[*InSd 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
DgLSDKO! 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
[[[QBplJ 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
d[9NNm*htC 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
^<e"OV 习题 79
]PnE% 参考文献 79
a'v%bL;H~ 第4章 膜系设计图示法 81
nAp7X-t 4.1 矢量法 81
UI4Xv 4.2 导纳图解法 87
@Yq! 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
Wsr #YNhx| 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
O;A/(lPW+ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
)pVxp]EI 4.3 金属膜导纳圆图 97
CDcs~PR@B 4.4 膜系层间电场分布 99
\\D~Yg\# 习题 100
sv^;nOAc 参考文献 101
3\,TI`^C 第二篇 光学等膜分类反应用
[)gvP' 第5章 增透膜 102
X
|f'e@ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
hfvs'. 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
~~ON!l9n 5.3 透射滤光片组合透射率 106
7 #,+Q(2 5.4 均匀介质增透膜 107
;D/'7f7.} 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
*ihg' 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
A&5$eGe9 5.5 非均匀介质增透膜 113
]T+.kC
M 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
+{/zP{jH 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
55oLj.l^j 习题 118
%;9eh' 参考文献 118
T
T0O % 第6章 高反射膜 120
na
FZ<'t>& 6.1 反射镜组合的反射率 120
jkNZv. )p 6.2 周期多层膜系的反射率 121
$ZDh8
*ND 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
i[ BR"( 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
\]J"e% 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
-X4`,0y%{O 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
@D"1}CW 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
LFSOHJj 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
^d"tymDd 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
CRWO R pP 6.8 金属反射镜 134
?NI)3-l 6.8.1 常用金属反射镜 134
B>47Ic 6.8.2 金属一介质反射镜 136
cf@#a@7m9 6.9 影响反射特性的因素 137
UsQv!Cwu^ 6.10 高反射镜应用实例 143
$)@zlnU 6.10.1
激光高反射镜 143
V!KtF 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
i6m;2 UAa 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
kXX RMR 习题 146
%
wRJ"T`Tt 参考文献 146
Zt` ,DM 第7章 带通滤光片 149
4
qW)R{% 7.1 带通滤光片的特性描述 149
F{T|lTl 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
:OI!YR%" 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
g6W.Gl"5\w 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
sCb?TyN'n 7.3.2 膜系透射定理 153
`%ymg8^ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
NHc+QMbou( 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
dy`~%lX? 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
hGus!p"lw 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
71 /6=aq>n 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
6ldDt?iSg 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
3!$rp- !<) 7.4.3 诱导带通滤光片 174
|E7]69=P 7.5 超窄带带通滤光片 183
5?vIkf 7.6 宽带带通滤光片 185
[=E<iPl 7.7 带通滤光片的角特性 186
SyYa_=En 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
U |4%ydG 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
oW+R:2I~O 习题 193
\O/=g6w|t} 参考文献 193
E0oJ|My 第8章 截止滤光片 196
qbAoab53 8.1 截止滤光片的特性描述 196
AARhGx|L< 8.2 吸收型截止滤光片 197
E>V8|Hz; 8.3 干涉型截止滤光片 198
*smo{!0Gg 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
d7G'+B 1 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
w|5}V6WD 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
z(%Zji@!N 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
0^[$0]Mt[ 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
MoFZ 8.3.6 截止带的展宽 210
xjX5 PQu 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
A qm0|GlJ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
Aio0++r- 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
oD}I{&=wa 习题 221
T@S+5( 参考文献 221
W@0(Y9jdg 第9章 带阻滤光片 223
i/Hi 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
"M*\,IH 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
0bd.ess 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
$i`YtV 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
$ `ho+ 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
FQ 4rA 4 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
kB:R-St 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
O0I/^ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
``\H'^{B 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
JL$RBr 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
5s|gKM 习题 241
P~*fZ)\}F@ 参考文献 241
<<xJ-N 第10章 分光镜 243
w5nRgdboy! 10.1 中性分光镜 243
bVrvb`0 10.1.1 金属膜中性分光 244
2KX *x_- 10.1.2 介质膜中性分光 245
2-CK:)n/# 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
l{3utQH-=z 10.2 双色分光镜 249
b13>>'BMB 10.3 偏振分光 254
`<Ftn 10.3.1 偏振特性的描述 254
NdZ:
7 10.3.2 平板偏振分光镜 255
:= 8vy 10.3.3 棱镜偏振分光 258
doa$
;=wg 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
}qg!Um0 10.4 消偏振分光 262
lV1|\~?4 10.4.1 偏振分离的描述 263
93rE5eGs 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
$200?[ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
BZBsE
:(F 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
$ S49v 10.5 分光中的消色差问题 280
^m7PXY 习题 281
)Qc$UI8L 参考文献 282
cZ(XY} 第二篇 薄膜扶术基础
r5"/EMieh 第11章 薄膜制备技术 283
g$tW9 Q 11.1 真空技术简介 283
Il642#Gh 11.1.1 真空的基本知识 283
;CrA 11.1.2 真空的获得 284
'K!kJ9oqe 11.1.3 真空的测量 286
8?$2;uGL 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
Gg+>_b{S5T 11.2.1 蒸镀法 289
~,:f,FkSQ 11.2.2 溅射法 300
:8ZxO wwv 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
:s5g6TR 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
Z*)<E) 11.3.2 常压化学气相沉积 308
x<l1s 11.3.3 低压化学气相沉积 308
\z{Y(dS 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
x0d+cSw 11.3.5 光化学气相沉积 310
f.= E. % 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
4|(?Wt)5 11.3.7 原子层沉积 312
x\%egw 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
=bDG|:+ 11.4.1 化学镀 313
0b4OJ[ 11.4.2 阳极氧化法 314
(gZ!o_ 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
>g[W@FhT'k 11.4.4 电镀 315
jz)H?UuDY 11.4.5 LB 膜制备技术 315
DHAWUS6 11.5 光刻蚀 316
|^F-.Z 11.5.1 光刻工艺 316
Y!L jy
[/ 11.5.2 光刻胶 317
I%p#E#[G 11.5.3 掩模 318
@2mP 11.5.4 曝光 318
-:,h8JyMP 11.5.5 刻蚀方法 318
|(%H O@i 11.5.6 无掩模刻蚀 321
82X. 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
+@Y[i."^J 习题 323
(Y>MsqwWfC 参考文献 324
4(R2V] 第12章 光学薄膜检测技术 326
,B2-'O 12.1 光谱分析技术基础 326
%gaKnT(|r 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
\ p$0 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
V|AE~R^ 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
"" U_|JH- 12.2.1 透射率测量 333
|$PLZ, 12.2.2 反射率测量 334
b5DrwX{Ff 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
<IVz mzpL 12.3.1 吸收测量 338
|6>_L6t 12.3.2 散射测量 342
FT~^$)8= 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
e@OA> 12.4 光学薄膜常数测量 347
zqh{=&Tjx 12.4.1 光度法 348
qj&)w9RLJE 12.4.2 全反射衰减法 354
sD8S2 12.4.3 椭圆偏振法 357
W(aRO 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
ZhsZywM 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
=FmU]DV 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
rg,63r 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
uNbA>*c4M 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
yr>bL"!CA 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
+&OqJAu 12.6.1 薄膜微结构 368
C~qhwwh 12.6.2 薄膜微结构检测 371
I*}#nY0+ 12.6.3 雕塑薄膜 372
Z+"&{g 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
CWp1)%0= 12.7 薄膜非光学特性测量 375
~8*oGG~s 7g)3\C