《
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。
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^!C 目录
j}BHj.YuP 第一篇 薄膜元学基本理抢
+&X%<S
W 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
!PMU O\y 1.1 麦克斯韦方程 1
Nrah;i+H\o 1.2 平面电磁波 6
!Oj)B1gc6& 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
@v}B6j b; 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
jSOS}!= 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
dLvJh#`o 1.3 平均电磁能流密度光强 9
@)>D))+ 1.4 电磁波谱、
光谱 10
f`8OM}un& 习题 12
F(
Ak 参考文献 12
j} F-Xs+ 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
v[TYc:L= 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
?sBh=Ds 2.1.1 S波反射与透射 14
dl5=q\1= 2.1.2 P波反射与透射 16
nx:KoB"ny 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
rVtw-[p 2.2.1 S 波反射与透射 18
7l."b$U4yv 2.2.2 P 波反射与透射 20
X 6lH|R 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
'~ 4pl0TWc 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
tu>{ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
`p0ypi3hn 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
KtB!"yy# 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
a`E*\O'd 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
wQ+dJ3b$ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
HPQ/~0$ 2.5.1 全反射与倏逝波 36
kvGCbRC 2.5.2 全透射 37
:Pq.,s 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
Fl{WAg 2.6 反射率和透射率 39
D-IR!js ] 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
?X9]HlH 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
H]\Zn%.# 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
'
)-M\'S$E 习题 44
8ga_pNe 参考文献 44
_P,^_%}V06 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
s$DrR
3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
9B dt (}0A 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
JI|6B 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
V (rr"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
"PH6e bm 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
~%ozgzr^ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
~vgA7E/XV 3.4.1 一阶近似 62
!umEyd@ " 3.4.2 二阶近似 63
0_ yP\m 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
PfG`C5
d 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
}:z5t,u6 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
6<Hu8$G| 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
k_GP>b\"k 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
la$%H<,7 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
7m9"8
3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
?Qqd "=k4 习题 79
Gzt=u"FV 参考文献 79
b!$ }ma;B 第4章 膜系设计图示法 81
mzD^Y<LTd 4.1 矢量法 81
~^N]yb 4.2 导纳图解法 87
b^`AJK 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
kII7z;<^` 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
-s__E 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
:Gh~fm3} 4.3 金属膜导纳圆图 97
I<h=Cj[[ 4.4 膜系层间电场分布 99
/&Jv,[2kV 习题 100
cs_}&!c{ 参考文献 101
uD>z@J-v 第二篇 光学等膜分类反应用
beZ(o?uK 第5章 增透膜 102
t7F.[uWD 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
vz`@x45K 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
N
dR ] 5.3 透射滤光片组合透射率 106
lQ*eH10H 5.4 均匀介质增透膜 107
?\H.S9CZ^ 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
rOl6lQW 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
A8?[6^%O| 5.5 非均匀介质增透膜 113
X)uDSI~ 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
]UNZd/hIL 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
\gccQig1CJ 习题 118
0jB X5 参考文献 118
}qC SS<a 第6章 高反射膜 120
\&A+s4c") 6.1 反射镜组合的反射率 120
:kw0y 6.2 周期多层膜系的反射率 121
h(xP_Svj> 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
tLX,+P2| 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
Q
e1oT) 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
"S(X[Y' 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
C|z%P}u#p 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
!Qu PG/=X 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
y7zkAXhJ 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
<fM>Yi5 6.8 金属反射镜 134
Iao[Pyk 6.8.1 常用金属反射镜 134
f =_^>>. 6.8.2 金属一介质反射镜 136
RfbdBsL 6.9 影响反射特性的因素 137
DBbc|I/[l 6.10 高反射镜应用实例 143
VEh]p5D 6.10.1
激光高反射镜 143
(:$9%,x 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
aIGn9:\ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
UR>_)* 习题 146
gM_:l 参考文献 146
IUhp;iH 第7章 带通滤光片 149
*Wyl2op6 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Xt(!
a 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
6$B'Q30}r 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
~8Sqa%F> 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
lL2-.!]R 7.3.2 膜系透射定理 153
kfpm=dKL 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
QTh0SL 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
Ysk,w,K 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
sX'U|)/pD 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
5u pShtC 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
'\4fU% 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
ABWb>EZ8 7.4.3 诱导带通滤光片 174
2oNV=b[ 7.5 超窄带带通滤光片 183
r%!FmS< 7.6 宽带带通滤光片 185
z<QIuq 7.7 带通滤光片的角特性 186
w~v<v& 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
8xo;E=` 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
sQ(1/"gb 习题 193
j6X LyeG7 参考文献 193
Qg>L,ZO 第8章 截止滤光片 196
]IXAucI] 8.1 截止滤光片的特性描述 196
X\G)81Q.S 8.2 吸收型截止滤光片 197
M'|)dM| 8.3 干涉型截止滤光片 198
O|(o8VS 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
CveWl$T12 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
GEi
MmH? 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
^fZGX<fH 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
j&llrN 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
|M _%QM. 8.3.6 截止带的展宽 210
zg0%>iqO 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
'^lUL) R 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
\6c8z/O7 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
:xN8R^( 习题 221
Uf[T _ 参考文献 221
U$@83?O{iM 第9章 带阻滤光片 223
b60[({A\s& 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
G*Ib^;$u 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
09x+Tko9;* 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
vu>YH)N_h 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
|?|K\UF(Y 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
wjg}[R@! 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
g?$e^ls 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
!a)s` 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
|3"NwM> 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
1[[TB .xF 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
7n
[12: 习题 241
lSs^A@s 参考文献 241
?V6 %>RU 第10章 分光镜 243
'@S,V/jy0z 10.1 中性分光镜 243
ylT6h_z1[Y 10.1.1 金属膜中性分光 244
dRM5urR6, 10.1.2 介质膜中性分光 245
F42TKPN^uu 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
ax;{MfsK 10.2 双色分光镜 249
_p$"NNFN 10.3 偏振分光 254
XzN-slu! 10.3.1 偏振特性的描述 254
&KOO&, 10.3.2 平板偏振分光镜 255
kYmo7 10.3.3 棱镜偏振分光 258
b3P9Yoj- 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
Yo@m50s$ 10.4 消偏振分光 262
f^ywW[dF 10.4.1 偏振分离的描述 263
7s$6XO! 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
)fy<P;g 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Y+OYoI 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
n8
GF8a 10.5 分光中的消色差问题 280
A/hpYa 习题 281
e%'z=%( 参考文献 282
okVp\RC 第二篇 薄膜扶术基础
.O;!W<Ef$ 第11章 薄膜制备技术 283
EI%M
Azj} 11.1 真空技术简介 283
KuU3DTS85Z 11.1.1 真空的基本知识 283
e2qpJ4i 11.1.2 真空的获得 284
%f>X-*}NI- 11.1.3 真空的测量 286
8Yo-~,Gb 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
DXt]b, 11.2.1 蒸镀法 289
)#)nBM2\ 11.2.2 溅射法 300
<8g *O2 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
2Ti" s - 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
J&n ^y 11.3.2 常压化学气相沉积 308
Z={D0` 11.3.3 低压化学气相沉积 308
>~.Zr3P6kC 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
(QA-"9v#i, 11.3.5 光化学气相沉积 310
D9e+ 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
],H1 11.3.7 原子层沉积 312
Wk0>1 rlu 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
&NlS = 11.4.1 化学镀 313
rsd2v9 11.4.2 阳极氧化法 314
FGV}5L 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
>cBGw'S 11.4.4 电镀 315
m]{<Ux 11.4.5 LB 膜制备技术 315
Z TN:|IKT 11.5 光刻蚀 316
YJ&lB&xH 11.5.1 光刻工艺 316
.vCY%0oE 11.5.2 光刻胶 317
dM$N1DB{U+ 11.5.3 掩模 318
;"d?_{>7 11.5.4 曝光 318
bbE bf !E 11.5.5 刻蚀方法 318
g5lmUKlQ$0 11.5.6 无掩模刻蚀 321
?ZSXoy-kr 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
[K"U_b}w 习题 323
bd@*vu}?} 参考文献 324
?/o2#iJx 第12章 光学薄膜检测技术 326
KK&<Vw|O\ 12.1 光谱分析技术基础 326
EX+={U|ua$ 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
Vy?R/
Uu 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
g;u<[>'I 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
NqQM!B] 12.2.1 透射率测量 333
d~togTs1 12.2.2 反射率测量 334
ak~=[7Nv 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
Z;|0"K
12.3.1 吸收测量 338
cq'}2pob 12.3.2 散射测量 342
mB{&7Rb0 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
$|`t9-EA/ 12.4 光学薄膜常数测量 347
z5|e\Z 12.4.1 光度法 348
3i@ "D 12.4.2 全反射衰减法 354
7yq7a[Ra 12.4.3 椭圆偏振法 357
h|(ZXCH 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
M<SbVP|V" 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
3s+<
12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
1q}u?7nnSG 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
rX|y/0)F 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
b0~H>cnA 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
zIAu3 12.6.1 薄膜微结构 368
BCj`WF@8l{ 12.6.2 薄膜微结构检测 371
jc%{a*n"vr 12.6.3 雕塑薄膜 372
d- Z+fz 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
t%]^5<+X58 12.7 薄膜非光学特性测量 375
cJ7{4YK_#/ @);!x41f