《
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。
?}D@{%O3T |O%`-2p]p _bHmcK 目录
V44IA[ 第一篇 薄膜元学基本理抢
%?' jyK 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
j="{^b 1.1 麦克斯韦方程 1
*T$`5| 1.2 平面电磁波 6
)V*Z|,#no 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
fLa 7d?4 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
;dPyhR 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
X|{TwmHd 1.3 平均电磁能流密度光强 9
bJ*jJl x 1.4 电磁波谱、
光谱 10
^%@(>:)0 习题 12
"~:o#~F6 参考文献 12
JQP7>W 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
_8vq]|rC 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
4GH?$p|LX 2.1.1 S波反射与透射 14
Psij*%I4 2.1.2 P波反射与透射 16
gI~Ru8 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
t|0Zpp; 2.2.1 S 波反射与透射 18
ycg5S rg 2.2.2 P 波反射与透射 20
G1K5J`"* 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
iq)4/3"6 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
h.gj4/g 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
Wf^6: 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
3R1v0 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
EtjN :p|$ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
d/vF^v*o0X 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
-/*-e
/+b 2.5.1 全反射与倏逝波 36
I,OEor6%R( 2.5.2 全透射 37
9YS &RBJu 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
:@a8>i1& 2.6 反射率和透射率 39
6}ct{Q 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
n dgG1v% 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
:8cp]vdW 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
S
'S|k7Lp 习题 44
Squ'd 参考文献 44
Q%o:*(x[O 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
oswS<t{Z 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
~1jSz-s 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
H(GWC[tv 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
*^e06xc: 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
owHhlS{ 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
RwJ#G7S# 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
2{:bv~*I0F 3.4.1 一阶近似 62
pT\>kqmj 3.4.2 二阶近似 63
;WxE0Q:!~ 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
`1aEV#; 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
#/a>dK 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
:Lu=t3#
3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
f-6-!
3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
[+<lm
5t 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
FMMQO,BU 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
ANh7`AUuO 习题 79
y,e#e` 参考文献 79
3m:[o`L 第4章 膜系设计图示法 81
w9h`8pt 4.1 矢量法 81
`IL''eJug_ 4.2 导纳图解法 87
>Z@^R7_W 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
I*8i=O@0T 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
M|IR7OtLV 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
d;1%Ei3K 4.3 金属膜导纳圆图 97
Gzy"$t 4.4 膜系层间电场分布 99
qk!")t 习题 100
RS'!>9I 参考文献 101
=w&JDj 第二篇 光学等膜分类反应用
:=9?XzCC 第5章 增透膜 102
!;EG<ji,gj 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
Z<+Ipj& 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
Hq=5/N 5.3 透射滤光片组合透射率 106
2w6y 5.4 均匀介质增透膜 107
hn]><kaA 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
nHiE$Y 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
t<~$?tuZ 5.5 非均匀介质增透膜 113
Fv_rDTo 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
X633.]+ 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
it?l! ~ 习题 118
7S+_eL^ 参考文献 118
:2^j/ 第6章 高反射膜 120
p1^k4G 6.1 反射镜组合的反射率 120
,.Xqb~ 6.2 周期多层膜系的反射率 121
?U3X,uv5J 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
M;s r1C 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
1Q-O&\-xg 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
i%RN0UO^ 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
*htv:Sr 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
aNn\URR 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
0Bbno9Yp 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
F/1B>2$` 6.8 金属反射镜 134
W !.F\H,( 6.8.1 常用金属反射镜 134
gzdR|IBa 6.8.2 金属一介质反射镜 136
-n.ltgW@ 6.9 影响反射特性的因素 137
~%)ug3%e 6.10 高反射镜应用实例 143
t\&u 6.10.1
激光高反射镜 143
Ci{,e% 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
\jlem <& 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
9k5$rK` 习题 146
EtVRnI@ 参考文献 146
ean_/E 第7章 带通滤光片 149
%=C49(/K_ 7.1 带通滤光片的特性描述 149
DK-V3}`q} 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
Ih_2")d 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
UvwO/A\Gv 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
p%MH**A 7.3.2 膜系透射定理 153
zT_ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
OB-gH3: 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
zB,Vi-)vH 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
u7L!&/ 6On 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
T&@xgj|!) 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
j A/xe 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
=}SH*xi6 7.4.3 诱导带通滤光片 174
/da5" 7.5 超窄带带通滤光片 183
<K6:" 7.6 宽带带通滤光片 185
tXZE@JyuC 7.7 带通滤光片的角特性 186
}r%Si 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
kH&KE5 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
WX2:c,%: 习题 193
0f"9wPC 参考文献 193
7bC1!x*qw 第8章 截止滤光片 196
M}jF-z 8.1 截止滤光片的特性描述 196
)83UF
r4kP 8.2 吸收型截止滤光片 197
5X8GR5P 8.3 干涉型截止滤光片 198
1Z.
D3@ 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
sR(or=ub~ 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
Nd5G-eYI 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
/iz{NulOz* 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
v$H=~m 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
k)'y;{IN 8.3.6 截止带的展宽 210
}@+3QHwYU 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
R8Kj3wp 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
>a6{y 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
^T^l3B[ 习题 221
+`y{r^xD 参考文献 221
U^AywE] 第9章 带阻滤光片 223
0Yh Mwg? 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
uv&??F]/ 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
HNFG:t9 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
Z>9uVBE02 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
QJeL&mf 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
)9oF?l^q 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
?p&CR[ 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
](^$5Am 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
PTt#Ixn, 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
X`,=tM 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
P@LFX[HtM 习题 241
7yUtG^'b 参考文献 241
q:}Q5gzZ 第10章 分光镜 243
5uo?KSX% 10.1 中性分光镜 243
O~wZU Zf 10.1.1 金属膜中性分光 244
[2WJ];FJ 10.1.2 介质膜中性分光 245
NU]+ {7 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
#o>~@.S#:0 10.2 双色分光镜 249
[9hslk 10.3 偏振分光 254
D90.z"N\i9 10.3.1 偏振特性的描述 254
c >8IM 10.3.2 平板偏振分光镜 255
D@O#P^? 10.3.3 棱镜偏振分光 258
D7X8yv1 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
d*}dM" 10.4 消偏振分光 262
||xiKg 10.4.1 偏振分离的描述 263
SC Qr/Q 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
F rKI=8 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
w<qn @f 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
rAv)k&l 10.5 分光中的消色差问题 280
+n'-%?LD& 习题 281
PU& v{gn 参考文献 282
Qru
iQ/t 第二篇 薄膜扶术基础
[Yi;k,F: 第11章 薄膜制备技术 283
u0o}rA 11.1 真空技术简介 283
-za+Wa`vH 11.1.1 真空的基本知识 283
g-4m.; 11.1.2 真空的获得 284
bjR:5@" 11.1.3 真空的测量 286
E]aQK.
11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
|. ZYY(} 11.2.1 蒸镀法 289
B.Szp_$ 11.2.2 溅射法 300
XCN^>ToD 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
D
,U#z 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
qk+RZ>T<o 11.3.2 常压化学气相沉积 308
ZyJ-}[z 11.3.3 低压化学气相沉积 308
b +4x2{ 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
$;J:kd;< 11.3.5 光化学气相沉积 310
g"KH~bN 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
qV7F=1k] 11.3.7 原子层沉积 312
4qYT 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
'5usPD 11.4.1 化学镀 313
i".nnAI: 11.4.2 阳极氧化法 314
_aaQ1A`p 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
F%-KY$% 11.4.4 电镀 315
MsD@pa 11.4.5 LB 膜制备技术 315
X2PyFe 11.5 光刻蚀 316
crDm2oA~t 11.5.1 光刻工艺 316
eI^Q!b8n 11.5.2 光刻胶 317
EqYBT 11.5.3 掩模 318
FD1Z}v!5IJ 11.5.4 曝光 318
3}F{a8iIm 11.5.5 刻蚀方法 318
5McOSy 11.5.6 无掩模刻蚀 321
;_nV*G.y#^ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
; *ZiH%q, 习题 323
=>0G 参考文献 324
<@](uWu 第12章 光学薄膜检测技术 326
QnZ7e#@UP 12.1 光谱分析技术基础 326
/[FES78p 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
yu.N> [= 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
,,Ia 4c
12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
J Yesk 12.2.1 透射率测量 333
(c\i .z 12.2.2 反射率测量 334
G@(ukt`0} 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
%&81xAt 12.3.1 吸收测量 338
qt.Y6s:r_ 12.3.2 散射测量 342
!uxma~ZH- 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
^}{`bw {
12.4 光学薄膜常数测量 347
ssUm1F\ 12.4.1 光度法 348
vw'BKi
F 12.4.2 全反射衰减法 354
`at>X&Ce, 12.4.3 椭圆偏振法 357
.~C[D
T+, 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
G,-x+e" 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
g-NfZj? 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
ixjhZk i< 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
}~bx==SF6! 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
>&-"
X# : 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
mW 4{* 12.6.1 薄膜微结构 368
][[\!og 12.6.2 薄膜微结构检测 371
IV]2#;OO? 12.6.3 雕塑薄膜 372
0,M1Q~u%. 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
6<`tb)_2~ 12.7 薄膜非光学特性测量 375
lD]/Kx [7+dZL[