《
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。
HESORa; )]C7+{ImC vOYG&)Jm 目录
K~Hp%. 第一篇 薄膜元学基本理抢
vFGFFA/K}N 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
fu?Y'Qet 1.1 麦克斯韦方程 1
dD0:K3@ 1.2 平面电磁波 6
Jri"Toz0 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
hM @F|t3 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
eZ~ZWb, % 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
,
H_Cn1l 1.3 平均电磁能流密度光强 9
GT} =(sD L 1.4 电磁波谱、
光谱 10
`FL!L59nz 习题 12
C~dD'Tq] 参考文献 12
<kr%ylhIu 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
3mnq=.<(w 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
i0-zGEMB. 2.1.1 S波反射与透射 14
-hIDL'5u-I 2.1.2 P波反射与透射 16
bl;C=n 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
NbtNu$%t 2.2.1 S 波反射与透射 18
h&}XG\ioNA 2.2.2 P 波反射与透射 20
%XieKL 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
@4N@cM0
2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
p%v+\T2r 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
P}+-))J 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
%2)'dtPD~ 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
"e\:Cq>\ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
v&GBu 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
EJrn4QOs 2.5.1 全反射与倏逝波 36
} 1> i 2.5.2 全透射 37
."m2/Ks7 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
T>ds<MaLP 2.6 反射率和透射率 39
g&30@D" 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
R8lBhLs 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
s5TPecd 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
KC-q] 习题 44
76rNs|z~ 参考文献 44
)wROPA\uA 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
cDS6RO? 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
x;cjl6Acm 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
M"eiKX 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
( &U8NeWZ 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
"=uphBZog 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
|3?q L 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
SqhG\qE{Qj 3.4.1 一阶近似 62
N!}r(Dd* 3.4.2 二阶近似 63
TrHz(no 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
n3t0Qc 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
b[3K:ot+ 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
jMvWS71 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
b=!G3wVw< 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
_T 5ZL 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
8%s_~Yc 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
8pfQAzl 习题 79
9:!<=rk 参考文献 79
4|*H0}HOm 第4章 膜系设计图示法 81
E5P?(5Nv 4.1 矢量法 81
|7V:~MTkk& 4.2 导纳图解法 87
$ 4\,a^ 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
_-^Lr
/`G! 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
TM8WaH 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
=8?gx$r2 4.3 金属膜导纳圆图 97
xe;1D'( 4.4 膜系层间电场分布 99
'G!w0yF 习题 100
piE9qXn 参考文献 101
tc%?{W\ 第二篇 光学等膜分类反应用
h[SuuW 第5章 增透膜 102
|RBgJkS;8 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
/XG4O 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
]e?cKC\"e 5.3 透射滤光片组合透射率 106
821@qr|`e 5.4 均匀介质增透膜 107
jjgjeY 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
jOppru5U 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
"Ldi<xq%xl 5.5 非均匀介质增透膜 113
URq{#,~CT 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
,ufB*[~ 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
+SGM3tY 习题 118
&}P{w 参考文献 118
7tgn"wK
第6章 高反射膜 120
;Zb+WGyj 6.1 反射镜组合的反射率 120
iEG`+h' 6.2 周期多层膜系的反射率 121
)6# i>c- 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
$okGqu8z.O 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
UwuDs2
t 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
0Bx.jx0? 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
ad). X:Qs 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
tl |Qw";I 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
Dz4fP;n 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
ALqP;/ 6.8 金属反射镜 134
\Lxsg!wtJ 6.8.1 常用金属反射镜 134
w{J0K;L 6.8.2 金属一介质反射镜 136
!JtVp&? 6.9 影响反射特性的因素 137
N-fGc?E 6.10 高反射镜应用实例 143
|kL^k{=zV 6.10.1
激光高反射镜 143
K~p\B
6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
hm=E~wv'L 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
iX8&mUR 习题 146
I4kN4*d!N, 参考文献 146
eJ+V!K'H2 第7章 带通滤光片 149
u%FG%
j?C 7.1 带通滤光片的特性描述 149
n22k<@y 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
kK2x';21 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
9K*yds 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
J>(I"K% 7.3.2 膜系透射定理 153
1s4+a^& 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
|cwGc\ES 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
B[:-SWd 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
9H~3&-8& 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
IKhpe5} 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
kYw k'\s 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
%xE\IRlR 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Ur`Ri? 7.5 超窄带带通滤光片 183
5I,5da 7.6 宽带带通滤光片 185
R9X*R3nB 7.7 带通滤光片的角特性 186
iX0s4 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
P!qU8AJkt 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
<X}@afS 习题 193
N>?R,XM
V 参考文献 193
T&6W>VQ|[> 第8章 截止滤光片 196
W)I)QinOH 8.1 截止滤光片的特性描述 196
uc@f# (- 8.2 吸收型截止滤光片 197
u(B0X=B 8.3 干涉型截止滤光片 198
^;0.P)yGA 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
Xk[;MZ[ 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
L
M 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
\^9SuZ 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
D&q-L[tA@ 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
*6%!i7kr 8.3.6 截止带的展宽 210
g3@Qn?(j! 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
o*7`r ~ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
#Jt9U1WbF 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
h~rSM#7m 习题 221
fMaUIJ:Q9 参考文献 221
vy?Zz<c; 第9章 带阻滤光片 223
B`,4M& 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
w 8M,35b 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
c`w YQUg( 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
s u]x 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
b]s.h8+v; 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
$i&u\iL 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
%k(V 2]WF 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
JiL%1y9| 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
D~W1["[ 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
tPh``o 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
CO!K[q# 习题 241
)0Av:eF-+ 参考文献 241
,B]kX/W 第10章 分光镜 243
Z6%Hhk[ 10.1 中性分光镜 243
[UN`~ 10.1.1 金属膜中性分光 244
_MfXN$I?} 10.1.2 介质膜中性分光 245
SS;[{u! 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
dLQV>oF 10.2 双色分光镜 249
_Wn5*
Pi%Z 10.3 偏振分光 254
{U?UM 10.3.1 偏振特性的描述 254
R(Y4n w+Y- 10.3.2 平板偏振分光镜 255
lIHSy 10.3.3 棱镜偏振分光 258
Y <;A989D 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
9l9h*Pgt 10.4 消偏振分光 262
[ix45xu7 10.4.1 偏振分离的描述 263
M$j]VZ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
ajFSbi)l 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
S~auwY ,< 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
V$O{s~@ti 10.5 分光中的消色差问题 280
7XLz Ewa 习题 281
5yO%| ) 参考文献 282
*G)=6\ 第二篇 薄膜扶术基础
sr(f9Vl 第11章 薄膜制备技术 283
|pB[g>~V 11.1 真空技术简介 283
NQCJ '%L6 11.1.1 真空的基本知识 283
03aa>IO 11.1.2 真空的获得 284
|/B2Bm 11.1.3 真空的测量 286
-xi]~svg 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
noz&4"S.{ 11.2.1 蒸镀法 289
B 14Ziopww 11.2.2 溅射法 300
i6F`KF'i& 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
M5DW!^ 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
:Z0m " 11.3.2 常压化学气相沉积 308
>W%tEc 11.3.3 低压化学气相沉积 308
?ysC7(( 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
_B4H"2}[Y 11.3.5 光化学气相沉积 310
NbyVBl0= 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
Vm
NCknG 11.3.7 原子层沉积 312
8jyg1NN D 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
qF!oP 11.4.1 化学镀 313
*G|w#-\.c 11.4.2 阳极氧化法 314
JGjqBuz#A* 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
kI5`[\ 11.4.4 电镀 315
h"<-^=b 11.4.5 LB 膜制备技术 315
Cf#[E~2 4 11.5 光刻蚀 316
`em}vdY 11.5.1 光刻工艺 316
J)R;NYl 11.5.2 光刻胶 317
>gNVL
( 11.5.3 掩模 318
R<>ptwy 11.5.4 曝光 318
rOC2 S(m 11.5.5 刻蚀方法 318
f,utA3[ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
"W:#4@
F 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
(gd+-o4 习题 323
JY4sB8 参考文献 324
fz
H$`X'M 第12章 光学薄膜检测技术 326
5v:c@n 12.1 光谱分析技术基础 326
k.b->U 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
]+RBykr 12.1.2 紫外一可见光分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪 330
hiKgV|ZD 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
@SA:64
9 12.2.1 透射率测量 333
}F'B!8n 12.2.2 反射率测量 334
A|!u`^p 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
s>8;At- 12.3.1 吸收测量 338
iXl6XwWT%8 12.3.2 散射测量 342
5(F @KeH> 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
\bJ,8J1C 12.4 光学薄膜常数测量 347
>U/m/H' 12.4.1 光度法 348
fh rS7f'Zd 12.4.2 全反射衰减法 354
/ekeU+j 12.4.3 椭圆偏振法 357
gWcl@|I;\ 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
!F3Y7R 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
`Oxo@G*@}W 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
Sl@$ 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
zqqu7.` 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
o' U:: 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
[gK (x% 12.6.1 薄膜微结构 368
px!lJtvgo 12.6.2 薄膜微结构检测 371
rVU::C+- 12.6.3 雕塑薄膜 372
aYIAy]*1e 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
k"-2OT 12.7 薄膜非光学特性测量 375
6wk/IJ` e))fbv&V