《
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。
%K>.lh@ e_V O3" cOPB2\, 目录
jcI&w#re 第一篇 薄膜元学基本理抢
|i ZfYi&^ 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
aBNZdX]vzO 1.1 麦克斯韦方程 1
`&-Mi[1 1.2 平面电磁波 6
7DIIx}A 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
v>Mnl 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
L5qwWvbT 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
[-)r5Dsdq 1.3 平均电磁能流密度光强 9
'
4ER00 1.4 电磁波谱、
光谱 10
*X4PM\ck 习题 12
xCYE
B}o9r 参考文献 12
i:Zm*+Gi 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
H)>@/"j; 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
$*kxTiG!7 2.1.1 S波反射与透射 14
%zSuK8kxV 2.1.2 P波反射与透射 16
8
O 67 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
;q:jl~ 2.2.1 S 波反射与透射 18
'w14sr% 2.2.2 P 波反射与透射 20
@"o@}9=d 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
x3u4v~ "- 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
'&sE=. 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
E=cwq" 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
P1NJ^rX 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
P(;?kg}0 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
WyZL9K{? 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
ZvUCI8 2.5.1 全反射与倏逝波 36
<a[Yk 2 2.5.2 全透射 37
Rcawc
Y 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
F* .g;So 2.6 反射率和透射率 39
bO&7-Z~:= 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
eYC ^4g%l( 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
zLF?P3^ 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
9
Rx
s 习题 44
a&k_=/X& 参考文献 44
EaWS. eK 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
%%Qo2^- 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
;r6jx"i 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
MCT'Nw@A 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
d oB 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
fd#jY} 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
'}rRzD: 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
#BQ.R, 3.4.1 一阶近似 62
gN>2xnh'm 3.4.2 二阶近似 63
@rHK(25+d 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
^::EikpF% 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
Vf`7V$sr 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
sO5?aB& 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
MgC:b-&5_ 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
c5Q<$86 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
zz^F
k& 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
93<:RV 习题 79
8k^|G 参考文献 79
gh>>Ibf 第4章 膜系设计图示法 81
iL=
m{ 4.1 矢量法 81
zSE<"(a 4.2 导纳图解法 87
/1 RAAa 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
1RKW2RCaW_ 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
TyKWy0x-3 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
4HAp{a1 4.3 金属膜导纳圆图 97
.@"q$\ 4.4 膜系层间电场分布 99
(n1Bh~R^ 习题 100
0oh]61gC 参考文献 101
<F
)_!0C 第二篇 光学等膜分类反应用
$O{duJU 第5章 增透膜 102
`y+-H|%? 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
#XnPsU<J 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
OgcHS? 5.3 透射滤光片组合透射率 106
n$aA)"A # 5.4 均匀介质增透膜 107
[I:KpAd/
5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
m>}8'N) 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
SSBg?H 'T 5.5 非均匀介质增透膜 113
Fxc)}i` 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
TrdZJ21#M 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
]hud4i~ 习题 118
Jd,)a#<j 参考文献 118
efG6v 第6章 高反射膜 120
x"4} isp< 6.1 反射镜组合的反射率 120
S?{/hy 6.2 周期多层膜系的反射率 121
9e U[*S 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
E1&b#TE6O 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
`imWc"'Ej 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
Kd3?I5t 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
nJ?^?M'F% 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
dJ:MjQG`W 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
|xoF49 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
WS2osBc 6.8 金属反射镜 134
7B3w\ 6.8.1 常用金属反射镜 134
NA$zd( 6.8.2 金属一介质反射镜 136
,uz ]V1 6.9 影响反射特性的因素 137
}<jb vCeK 6.10 高反射镜应用实例 143
"&Qctk`<P 6.10.1
激光高反射镜 143
@mt0kV9 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
ZAuWx@} 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
)U:2z-X&e 习题 146
K~RoUE<3[ 参考文献 146
}]UB;id' 第7章 带通滤光片 149
L?Yoh< 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Q>qFM9Z 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
_)$PKOzbb 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
x\s,= n3z 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
xKOq[d/8 7.3.2 膜系透射定理 153
dz#5q-r 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
.7ayQp 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
Lh$dzHq 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
.r+hERcB 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
wyxGe<1 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
9^F2$+T[: 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
iO1nwl !# 7.4.3 诱导带通滤光片 174
i;PL\Er:tX 7.5 超窄带带通滤光片 183
4y}"Hy 7.6 宽带带通滤光片 185
MVCl.o 7.7 带通滤光片的角特性 186
.wrL3z_ 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
%ICglF R 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
3UUGblg`~ 习题 193
7@%'wy&A 参考文献 193
/"qcl7F 第8章 截止滤光片 196
$trAC@3O@ 8.1 截止滤光片的特性描述 196
N?4q 8.2 吸收型截止滤光片 197
4YU/uQm 8.3 干涉型截止滤光片 198
k /EDc533d 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
\'?#i@O 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
bzmr"/#D3 8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]类型对称膜系的光学等效导纳和等效相位 201
K_-d( 8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m类型周期对称膜系的透射率 203
TB
aVW 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
|-2}j2' 8.3.6 截止带的展宽 210
s]B"qFA 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
T&"i _no* 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
dpN@#w 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
^%oUmwP<$ 习题 221
K7vw3UwGN 参考文献 221
vC/[^ 第9章 带阻滤光片 223
VU!w!GN]Y 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
m)?5}ZwAH 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
~KIDv;HSb[ 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
WNa0, 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
\X}8q 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
>N`6;gn*l 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
%.x@gi q 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
(hZ:X)E> 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
d}0qJoH4 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
CVKnTEs 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
U
:9=3A2$x 习题 241
m24v@?* 参考文献 241
!)H*r|*[ 第10章 分光镜 243
,I*X)( 10.1 中性分光镜 243
nTnRGf\T 10.1.1 金属膜中性分光 244
9fVj
8G 10.1.2 介质膜中性分光 245
=d20Xa 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
}N3`gCy9eN 10.2 双色分光镜 249
0-e 10.3 偏振分光 254
saK;[&I* 10.3.1 偏振特性的描述 254
a>Re^GT+z 10.3.2 平板偏振分光镜 255
[QEwK|!L 10.3.3 棱镜偏振分光 258
d?Y-;-|8Qh 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
Sni=gZ K 10.4 消偏振分光 262
3XVk#)lw 10.4.1 偏振分离的描述 263
V,4.$<e 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
ILG?r9x 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
Kmry=`=A 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
QPg2Y<2 10.5 分光中的消色差问题 280
ckwF|:e7* 习题 281
&6"P7X 参考文献 282
Va9q`XbyO 第二篇 薄膜扶术基础
Y1r,2 k 第11章 薄膜制备技术 283
4]BJ0+|mT 11.1 真空技术简介 283
lBiovT 11.1.1 真空的基本知识 283
cF.mb*$K 11.1.2 真空的获得 284
E%*AXkJ'dZ 11.1.3 真空的测量 286
3q~Fl=|.o 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
jU$Y>S>l 11.2.1 蒸镀法 289
^CQ1I0 11.2.2 溅射法 300
NWISS 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
m`9^.>]P 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
9.8,q 11.3.2 常压化学气相沉积 308
hAa[[%wPhU 11.3.3 低压化学气相沉积 308
4I ,o&TK 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
(t74a E pi 11.3.5 光化学气相沉积 310
uX0
Bp8P 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
[:pl-_.C 11.3.7 原子层沉积 312
,kE=TR.| 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
x(6vh2#vD 11.4.1 化学镀 313
h6FgS9H 11.4.2 阳极氧化法 314
:0dfB&7 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
w b+<a 11.4.4 电镀 315
0^iJlR2 11.4.5 LB 膜制备技术 315
.;Z.F7{q 11.5 光刻蚀 316
$[QcEk 11.5.1 光刻工艺 316
51/sTx<Z} 11.5.2 光刻胶 317
K{FhT9R' 11.5.3 掩模 318
r /yHmEk& 11.5.4 曝光 318
`r.N 11.5.5 刻蚀方法 318
7kM4Ei 11.5.6 无掩模刻蚀 321
l'2H4W_+ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
x~(y "^ph 习题 323
X8.y4{5 参考文献 324
;(`e^IVf 第12章 光学薄膜检测技术 326
f-]><z 12.1 光谱分析技术基础 326
a(!3Afi 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
LH.%\TMN$ 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
\!7*(&yly 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
r4S=I 12.2.1 透射率测量 333
N4+g(" 12.2.2 反射率测量 334
R}.3|0 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
yjR)Z9t 12.3.1 吸收测量 338
.]zw*t* 12.3.2 散射测量 342
M)tv;!eQ 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
EFv4=OWB 12.4 光学薄膜常数测量 347
AA_@\:w^ 12.4.1 光度法 348
+<B|qcT! 12.4.2 全反射衰减法 354
U[Nosh)hu\ 12.4.3 椭圆偏振法 357
My0!=4Any 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
mc~` 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
"$Y(NFb 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
jB/V{Y#y9@ 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
cyHhy_~R 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
E6JV}`hSk 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
0ZT 0 12.6.1 薄膜微结构 368
[{/$9k-aF? 12.6.2 薄膜微结构检测 371
Ba<#1p7_ 12.6.3 雕塑薄膜 372
iU,/!IQ 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
,.q8Xf 12.7 薄膜非光学特性测量 375
pbFYiu+ dGa@<hg