《
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。
4y+< dw s{$(*_ =17t-
[ 目录
I= &stsH 第一篇 薄膜元学基本理抢
*3?'4"B{8 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
'L8'
'(eZ^ 1.1 麦克斯韦方程 1
hy`?E6=9+ 1.2 平面电磁波 6
'JRvP!] 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
zR{W?_cV 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
m8o(J\] 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
aP/T<QZ~ 1.3 平均电磁能流密度光强 9
oomT)gO 6* 1.4 电磁波谱、
光谱 10
lk( }- 习题 12
zaK#Z?V} 参考文献 12
aL&n[
第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
1#ft#-g} 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
^Gqt+K% 2.1.1 S波反射与透射 14
v^1pN>#%g 2.1.2 P波反射与透射 16
7BJzMlJ1Y 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
c5u@pvSP 2.2.1 S 波反射与透射 18
4/wa+Y+=vt 2.2.2 P 波反射与透射 20
W;,C_ 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
wwyPl 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
"t~ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
5Er2}KZJv, 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
SgS~ {4Zx* 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
OR;uqV@ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
FSA1gAW6g 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
%*L:sTj( 2.5.1 全反射与倏逝波 36
p{j.KI s7 2.5.2 全透射 37
c1E'$-
K@ 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
:R~MO& 2.6 反射率和透射率 39
j'HZ\_ 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
-}KC=,]vh 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
FW21 U< 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
[rSR:V?"a 习题 44
.p e( lP 参考文献 44
`0Oh_8" 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
yge,8i)c 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
.8by"?** 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
b)e
*$) 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
2(#7[mgPI 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
1f":HnLRM 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
x3o]U)^ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
' <@3i[M 3.4.1 一阶近似 62
/(.mp<s0 3.4.2 二阶近似 63
[E/\#4b 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
CD~z=vlK- 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
a- |*?{o 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
yrC7F`. 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
3_MS.iM 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
'.81zpff 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
x7eQ2h6O 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
@tZ&2RY1 习题 79
(q(~de 参考文献 79
.O0+H+ 第4章 膜系设计图示法 81
4UW_Do 4.1 矢量法 81
ZHm7Isa1 4.2 导纳图解法 87
+7=K/[9p 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
NbU [l 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[lx\} 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
B(n{e53 9f 4.3 金属膜导纳圆图 97
CTZh0x 4.4 膜系层间电场分布 99
y"H*%] 习题 100
+h r@#n4A 参考文献 101
/XzH?n/{R 第二篇 光学等膜分类反应用
Ljx(\Cm 第5章 增透膜 102
)C(?bR 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
ucG@?@JENm 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
HLV2~5Txc 5.3 透射滤光片组合透射率 106
\l]DQaOEe 5.4 均匀介质增透膜 107
U8LtG/ 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
\kU &^Hi 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
j ~1B|,H 5.5 非均匀介质增透膜 113
+/)#( j@ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
SBIj<Yy] 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
9.a3&*tV[ 习题 118
K0}pi+= 参考文献 118
/ ;,Md,p 第6章 高反射膜 120
\ytJ=0r 6.1 反射镜组合的反射率 120
RIY,K*f. 6.2 周期多层膜系的反射率 121
\4-"L> 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
:$m}UA-9 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
Cif>7]M 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
2M68CE 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
YQ6f}O 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
Ipq"E 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
Pyb Z)5u 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
}L# _\ 6.8 金属反射镜 134
/qy-qUh3h 6.8.1 常用金属反射镜 134
I~Zh@d% 6.8.2 金属一介质反射镜 136
;I}kQ!q 6.9 影响反射特性的因素 137
*U]V@;XF 6.10 高反射镜应用实例 143
* Of4o 6.10.1
激光高反射镜 143
bdF.qO9
6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
3
%|86:* 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
JQ6zVS2SSS 习题 146
9&` 2V 参考文献 146
O0pDd4)" 第7章 带通滤光片 149
d[V;&U 7.1 带通滤光片的特性描述 149
[5+}rwm&W 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
j+["JXy 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
8$;=Uf,x 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
\0vr>C 7.3.2 膜系透射定理 153
p|&Yku= 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
f=mZu1(FZ 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
]A<~XIu 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
;bLEL"x% 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
!`M|C?b 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
?l^1 *Q, 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
"vyNxZE 7.4.3 诱导带通滤光片 174
.[JYj(p 7.5 超窄带带通滤光片 183
=yyp?WmC8 7.6 宽带带通滤光片 185
N,;5{y1;J 7.7 带通滤光片的角特性 186
8@2OJ =`[ 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
T2!6(,
s9 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
ML8<4o 习题 193
lo,$-bJ,<, 参考文献 193
yX0dbW~@y 第8章 截止滤光片 196
< VSA 8.1 截止滤光片的特性描述 196
nEkR1^30 8.2 吸收型截止滤光片 197
zOa_X~!@ 8.3 干涉型截止滤光片 198
x*nSHb 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
"G@g" gP 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
e^[H[d.WMC 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
iCcB@GlA 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
X7i/fm{l' 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
}C>{uXv 8.3.6 截止带的展宽 210
0 SNIYkGE 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
AbYqf%~7`l 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
jr!?v<NoX 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
~tR~?b T 习题 221
[>1OJY.S}T 参考文献 221
hijgF@ 第9章 带阻滤光片 223
4@ML3d/ 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
-OA?BEQ=I 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
mHBnC&-/ 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
K/3)g9Z&io 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
%ve:hym* 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
JMz;BAHT 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
N0=ac5 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
!cAyTl(_ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
%d(^d 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
c(n&A~*AJ% 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
de;GrPLAi 习题 241
0Emr<n 参考文献 241
B{C??g8/ 第10章 分光镜 243
X90J! 10.1 中性分光镜 243
>ey\jDr#O 10.1.1 金属膜中性分光 244
8$ma;U d 10.1.2 介质膜中性分光 245
I9mvte 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
?$6Y2 10.2 双色分光镜 249
B,@c;K 10.3 偏振分光 254
N%"Y 10.3.1 偏振特性的描述 254
:xh?eN& 10.3.2 平板偏振分光镜 255
t$xY #: 10.3.3 棱镜偏振分光 258
_;~,Cgfi 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
, 'ZD=4_ 10.4 消偏振分光 262
G_k~X" 10.4.1 偏振分离的描述 263
1I<rXY(a` 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
]&i.b+^ 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
;ml)l~~YU 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
u
a~CEs 10.5 分光中的消色差问题 280
MV\|e1B} 习题 281
3plzHz ,x 参考文献 282
p Wt)
A 第二篇 薄膜扶术基础
k-HCeZ 第11章 薄膜制备技术 283
vt;{9\Y 11.1 真空技术简介 283
G-He" 4& $ 11.1.1 真空的基本知识 283
I{lT> go 11.1.2 真空的获得 284
%9M~f* 11.1.3 真空的测量 286
.Y3pS/VI 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
KA){''>8 11.2.1 蒸镀法 289
P~G 1EK|4 11.2.2 溅射法 300
HKqwE=NZ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
839IRM@'5 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
@W^| ? 11.3.2 常压化学气相沉积 308
eXKo.JL 11.3.3 低压化学气相沉积 308
E2"q3_,, 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
FFH_d <q 11.3.5 光化学气相沉积 310
Qum9A 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
DWID$w 11.3.7 原子层沉积 312
"ajjJ"x A 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
&s$(g~ 4gC 11.4.1 化学镀 313
&p}$J)q 11.4.2 阳极氧化法 314
AjT%]9
V? 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
xZQg'IT 11.4.4 电镀 315
9uer(}WKT 11.4.5 LB 膜制备技术 315
h~p>re 11.5 光刻蚀 316
g"?Y+j 11.5.1 光刻工艺 316
qnoNT%xazo 11.5.2 光刻胶 317
=Uj-^qcE 11.5.3 掩模 318
"bm 11.5.4 曝光 318
X83 w@-$} 11.5.5 刻蚀方法 318
EC\yzH*X 11.5.6 无掩模刻蚀 321
>j'ZPwj^ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
LNa $
X5` 习题 323
;}1xn3THCn 参考文献 324
-,+q#F 第12章 光学薄膜检测技术 326
AN24Sf'` 12.1 光谱分析技术基础 326
Y;e,Gq` 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
&3$z4df
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
UY <e&Npo 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
Ojt`^r !V 12.2.1 透射率测量 333
un=2}@ ' 12.2.2 反射率测量 334
%^8^yZz 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
K\$J4~EtG 12.3.1 吸收测量 338
]Lm9^q14m 12.3.2 散射测量 342
lr{?"tl_ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
4lM8\Lr 12.4 光学薄膜常数测量 347
>NKe'q<)3 12.4.1 光度法 348
qKE:3g35 12.4.2 全反射衰减法 354
|<Gl91 12.4.3 椭圆偏振法 357
gt ";2,;X 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
VB?Ohk]< 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
Y=
]dvc 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
r.T<j.\ 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
vi|R(& 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
5 gv/Pq & 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
;i"*Ll>Q) 12.6.1 薄膜微结构 368
Da v PYg 12.6.2 薄膜微结构检测 371
:T._ba3| 12.6.3 雕塑薄膜 372
m1IKVa7-\} 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
u@.>Z{h 12.7 薄膜非光学特性测量 375
g(Io/hyj ^<:sdv>Y5