《
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。
8uD8or Q5T(;u6 t"jIfU>'a/ 目录
2X
qPZ]2g 第一篇 薄膜元学基本理抢
bf&.rJ0 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
d{vc
wZQ 1.1 麦克斯韦方程 1
|s)VjS4@ 1.2 平面电磁波 6
fq)Ohb 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
3uB=L7. 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
7R%
PVgS4x 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
f]O5V$!RuE 1.3 平均电磁能流密度光强 9
+-xSuR, 1.4 电磁波谱、
光谱 10
zzDNWPzsA 习题 12
11^ {WF 参考文献 12
ljaAB+
第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
9u-M! $ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
S}XB
| 2.1.1 S波反射与透射 14
&VtWSq-) 2.1.2 P波反射与透射 16
w yuJSB 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
*RUd!]bh 2.2.1 S 波反射与透射 18
\rB/83[;u 2.2.2 P 波反射与透射 20
4DG 9`5. 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
G~Q*:m 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
\{Ox@ 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
3"2<T^H] 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
ru(?a~lF8~ 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
sWqPw}/3> 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
fD]An< 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
HZ[68T[8b 2.5.1 全反射与倏逝波 36
QBN=l\m+ 2.5.2 全透射 37
*;V2_fWJ@ 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
.j+2x[`l 2.6 反射率和透射率 39
o{YW 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
NoSqzJyh 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
~0Q\Lp); 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
Z]1z*dv 习题 44
8Pnqmjjj 参考文献 44
4`EvEv$i 第3章 平面光波在平界面层状介质薄膜中的反射与透射 45
@hz0:ezg: 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
~]i]kU 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
}(vOaD|k= 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
`
i^`Q 3.3.1 平面分界面多层均匀介质薄膜反射系数和透射系数计算的矩阵方法 53
sbq44L) 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
R+@sHsZ@ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
i85+p2i7 3.4.1 一阶近似 62
HC<BGIgL 3.4.2 二阶近似 63
A+bubH, 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
eF gb6dSh 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
F(J!dG5# 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
?L~=Z\H 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
JXI+k.fi 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
h\: tUEg#J 3.5.5 非均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的数值解 74
dKN3ZCw*gF 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
gP_d>p:b 习题 79
w$<fSe7 参考文献 79
p1`'1`.3 第4章 膜系设计图示法 81
W0r5D9k 4.1 矢量法 81
aS1P]& 4.2 导纳图解法 87
(fLbg, 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
DlQ[}5STF 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
)4o=t.O\K 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
a\HtxR8L 4.3 金属膜导纳圆图 97
1dgN10 4.4 膜系层间电场分布 99
cvLcre% >A 习题 100
7HR%rO?' 参考文献 101
%]= 'Uv^x 第二篇 光学等膜分类反应用
VHXR)} 第5章 增透膜 102
"351s3ff
5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
XH Zu>[ 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
s'fcAh,c6 5.3 透射滤光片组合透射率 106
`- uZv 5.4 均匀介质增透膜 107
:8GxcqvCWq 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
E )Zd{9A5) 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
nH3b<k;S 5.5 非均匀介质增透膜 113
YQ[&h 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
R;,u >P " 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
%onAlf<$:^ 习题 118
]qP}\+: 参考文献 118
/\Y%DpG$ 第6章 高反射膜 120
kod_ 1LD 6.1 反射镜组合的反射率 120
JcALFKLB 6.2 周期多层膜系的反射率 121
m#}{"d&J 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
J Wyoh| 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
%+OPas8C 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
q'8@0FT0 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
0_xcrM 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
snk{u/0Xm 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
HI`A;G] 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
9QM"JEu@ 6.8 金属反射镜 134
0R!}}*Ee>q 6.8.1 常用金属反射镜 134
$R#L@iL- 6.8.2 金属一介质反射镜 136
:@4>}k* 6.9 影响反射特性的因素 137
x`|tT%q@l 6.10 高反射镜应用实例 143
)^'B:ic 6.10.1
激光高反射镜 143
p-03V"^& 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
W&re;?Z{ke 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
x jUH<LFxy 习题 146
"OAZ< 参考文献 146
DDCQ Af 第7章 带通滤光片 149
?Dp^dR 7.1 带通滤光片的特性描述 149
?~y(--.t;T 7.2 带通滤光片的基本构型一一法布里一咱罗干涉仪及其变形 150
w!9W Cl]9M 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
)cmLo0`$ 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
36Y[7m= 7.3.2 膜系透射定理 153
N %/DN 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
_w,0wn9N$ 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
\rnG 1o 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
!5 :[X vI# 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
#3[b|cL 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
Y,Zv0-" 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
9TN5|x 7.4.3 诱导带通滤光片 174
CH+& 7.5 超窄带带通滤光片 183
7wEG<,D 7.6 宽带带通滤光片 185
V4i%|vV 7.7 带通滤光片的角特性 186
=Bqa<Js 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
HnY"6gTNK 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
Gbm_xEPC 习题 193
\osQwGPV 参考文献 193
?{P6AF-xcf 第8章 截止滤光片 196
J#Ehx| 8.1 截止滤光片的特性描述 196
'9Odw@tp 8.2 吸收型截止滤光片 197
g~D6.OZU 8.3 干涉型截止滤光片 198
cTx/Y&\9 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
[cAg'R6 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
b1^Yxe#L 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^O oS 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
9F1stT0G% 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
M{RZ-)IC 8.3.6 截止带的展宽 210
O!+5As 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
exKmK!FT 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
FAl 6 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
1>{-wL4rc 习题 221
17 iq 参考文献 221
Vxs`w 第9章 带阻滤光片 223
z(68^-V=: 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
xyWdzc](p 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
^TuEp$Z= 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
E}j8p_p 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
F@K;A%us) 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
sBI%lrO 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
5kNs@FP 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
RYaofW 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
eE_XwLE 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
w o9f99 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
-)+DVG.t 习题 241
<]qd9mj5 参考文献 241
uL AXN 第10章 分光镜 243
3m7V6##+ 10.1 中性分光镜 243
l;kZS 10.1.1 金属膜中性分光 244
-s "$I:v 10.1.2 介质膜中性分光 245
o_m.MMEU 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
-RDs{c`y%N 10.2 双色分光镜 249
6+#cyKj 10.3 偏振分光 254
*lO+^\HXD 10.3.1 偏振特性的描述 254
hkI);M+@6 10.3.2 平板偏振分光镜 255
0 d]G 10.3.3 棱镜偏振分光 258
_oVA0@#n 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
74Wg@!P 10.4 消偏振分光 262
[ i#Gqx>'w 10.4.1 偏振分离的描述 263
B`EgL/Wg[ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
[&V%rhi 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
') y~d 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
7E)7sd 10.5 分光中的消色差问题 280
EIm\!'R] 习题 281
b<7qmg3 参考文献 282
e1Hx"7ew_ 第二篇 薄膜扶术基础
AE
_~DZ:%c 第11章 薄膜制备技术 283
+[`%b3N k 11.1 真空技术简介 283
0E1)&f 11.1.1 真空的基本知识 283
1]`HX=cl 11.1.2 真空的获得 284
]~ UkD*Ct 11.1.3 真空的测量 286
_3[BS9 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
tpK4 gjf 11.2.1 蒸镀法 289
D<6kAGE 11.2.2 溅射法 300
:h~!#;w_ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
vn0*KIrX 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
W7"sWaOhW 11.3.2 常压化学气相沉积 308
DL_\luh 11.3.3 低压化学气相沉积 308
o-=lH tR 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
Hm*#HT%# 11.3.5 光化学气相沉积 310
RfRaWbn 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
]Jqe)o 11.3.7 原子层沉积 312
--sb ;QG 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
fh<G&E8
p 11.4.1 化学镀 313
{jG`l$$ 11.4.2 阳极氧化法 314
YfKty0 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
$0t
%}DE 11.4.4 电镀 315
[NcOk, 11.4.5 LB 膜制备技术 315
;0gpS y$# 11.5 光刻蚀 316
N/VIP0Kb 11.5.1 光刻工艺 316
1[]cMyV 11.5.2 光刻胶 317
rOT8!" 11.5.3 掩模 318
FU3B;Fn^Z( 11.5.4 曝光 318
M czWg 11.5.5 刻蚀方法 318
K e8cfd~c 11.5.6 无掩模刻蚀 321
_: K\v8 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
cpV i9] 习题 323
R&0l4g-4> 参考文献 324
9n7d
"XD2 第12章 光学薄膜检测技术 326
a=dN.OB}F7 12.1 光谱分析技术基础 326
cj
*4XYu 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
LAeX e!y 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
k_B^2= 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
.@Cshj 12.2.1 透射率测量 333
tS7u#YMh 12.2.2 反射率测量 334
Jt8 v=<@ 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
./'n2$^3 12.3.1 吸收测量 338
2Mda'T8 12.3.2 散射测量 342
0*^Fk=>ej 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
:83"t-O8[ 12.4 光学薄膜常数测量 347
cw\a,>]H 12.4.1 光度法 348
pxj"<q`nw8 12.4.2 全反射衰减法 354
x3 S 12.4.3 椭圆偏振法 357
n6f|,D!? 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
tDo0Q/` 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
f/ZE_MN2 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
KX`,7- 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
w6_}]
&F 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
<4g^c& 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
#,56vVY 12.6.1 薄膜微结构 368
iJBZnU:Mp 12.6.2 薄膜微结构检测 371
_c2# 12.6.3 雕塑薄膜 372
PR+!CFi& 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
>. Y~F( 12.7 薄膜非光学特性测量 375
]!N5jbA@ c
z|IBsa*