《
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。
5&*zY)UL _NT[
~M_Q K%PxA#P} 目录
6g|#ho1Bbs 第一篇 薄膜元学基本理抢
`VXZ khm 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1
Of#K:`1@ 1.1 麦克斯韦方程 1
6qDfcs 1.2 平面电磁波 6
_k|g@" 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6
Efvq?cG& 1.2.2 理想介质中的平面波解 7
hb<k]-'! 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8
ig$jKou
F 1.3 平均电磁能流密度光强 9
obYn&\6 1.4 电磁波谱、
光谱 10
niQcvnT4b 习题 12
<N-=fad] 参考文献 12
m r2S! 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14
_ .!aBy%xf 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14
Oj-r;Tt_G} 2.1.1 S波反射与透射 14
}1F6?do3& 2.1.2 P波反射与透射 16
5}7ISNP;f 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18
,02w@we5 2.2.1 S 波反射与透射 18
P{Lg{I_w.B 2.2.2 P 波反射与透射 20
c>rKgx 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
AI~9m-,mE 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21
>fg4x+0 % 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24
T*R{L 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30
?DRR+n _ 2.4.1 平面对称各向异性介质中麦克斯韦方程的分量形式 31
W6M jQ%f 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31
|mvM@V;^8{ 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36
C
rfRLsN] 2.5.1 全反射与倏逝波 36
L&'l3| 2.5.2 全透射 37
M=6G:HHY 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38
*7_@7=W, 2.6 反射率和透射率 39
@sdS0pC 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40
EP(Eq 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41
F0&O/-w&u 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43
Y.X4*B 习题 44
/L$NE$D} " 参考文献 44
8
#Fh> 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
A'`P2Am 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45
ivD^HhG 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47
hRLKb} 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53
9ClF<5?M 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
58PKx5`D 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55
H<XlUCr_~+ 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61
8lpzSJP4k 3.4.1 一阶近似 62
l<Lz{)OR 3.4.2 二阶近似 63
5Fh8*8u6hL 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64
2$3kKY6$e 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64
Wkww&Y 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66
GeVc\$K- 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70
pKnIQa[c 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72
x.o3iN[= 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
7G2vYKC' 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75
[*tU}9 习题 79
j37: 参考文献 79
I0(8Z]x 第4章 膜系设计图示法 81
O[L\T 4.1 矢量法 81
/XN*)m 4.2 导纳图解法 87
$M-NR||k 4.2.1 单一等效界面等反射率导纳圆图和等相位导纳圆图 87
RpjSTV8Tkm 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89
J(^
>?d' 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92
p#z;cjfSt 4.3 金属膜导纳圆图 97
}pt-q[s> 4.4 膜系层间电场分布 99
y6\ [1nZ 习题 100
\3M1.Q4$Gr 参考文献 101
+*<K"H|, 第二篇 光学等膜分类反应用
tfsh!)u? 第5章 增透膜 102
98=XG1sQ@ 5.1 表面反射对
光学系统性能的影响 102
C_C$5[~-: 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104
[1mIdwS 5.3 透射滤光片组合透射率 106
BJ"Ay@D* 5.4 均匀介质增透膜 107
VGfD;8]z 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107
f7S^yA[[ 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108
tG_-;03<`4 5.5 非均匀介质增透膜 113
?$2q P`- 5.6 入射角变化对透射率的影响 115
C9G U6Ao 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117
+B](5 z4 习题 118
UJ
O]sD`i 参考文献 118
A7.JFf> 第6章 高反射膜 120
cK/PQsMP 6.1 反射镜组合的反射率 120
k -io$ 6.2 周期多层膜系的反射率 121
s!NisF
6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121
"i}Z(_7yr 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122
B{^`8Htrn 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123
X4XFu 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
#%;<FFu\ 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128
0@:Y>qVa 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129
P"2Q&M_/ 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131
2n _T2{ 6.8 金属反射镜 134
>\RDQ%z 6.8.1 常用金属反射镜 134
H7y&N5.V 6.8.2 金属一介质反射镜 136
1k*n1t): 6.9 影响反射特性的因素 137
kqQphKkL 6.10 高反射镜应用实例 143
:~-)Sm+^ 6.10.1
激光高反射镜 143
R%qX_m\0 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144
kbD*=d}3{ 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145
_, 11EeW@ 习题 146
FfZ{%E 参考文献 146
wVlSjk 第7章 带通滤光片 149
m9v"v:Pw 7.1 带通滤光片的特性描述 149
Xqc'R5Cw 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
:v|r= #OI 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151
*;>V2!N=U 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151
O_qu;Dx! 7.3.2 膜系透射定理 153
D>psh-,1 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155
TJeou#=/ 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156
QJ[(Y@ O6a 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164
07~pf} 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164
kyp U&F 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164
/e;e\k_}' 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172
|`N$>9qN 7.4.3 诱导带通滤光片 174
Sn_z 7.5 超窄带带通滤光片 183
U`?zC~ 7.6 宽带带通滤光片 185
2<p5_4"-U* 7.7 带通滤光片的角特性 186
e);bF>.~ 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190
;LwFbkOuU 7.9 多通道窄带带通滤光片 192
fhVbJU 习题 193
MoC*tImWR 参考文献 193
?6_"nT*} 第8章 截止滤光片 196
6R3"L]J 8.1 截止滤光片的特性描述 196
S7@ZtFf 8.2 吸收型截止滤光片 197
t;Fbt("]: 8.3 干涉型截止滤光片 198
O('i*o4!} 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198
IM l9\U 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199
'vqj5YTj 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
zav* 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
f\U? :83 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208
)Tyky%P+iI 8.3.6 截止带的展宽 210
G2U5[\ 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212
z7NGpA( 8.4 金属介质膜截止滤光片 218
;'b!7sMO~ 8.5 热反射镜、冷反射镜和
太阳能电池覆盖膜 218
+?4*,8Tmmz 习题 221
*K0j5dx 参考文献 221
F^/~@^{P 第9章 带阻滤光片 223
E.5*Jr=J 9.1 带阻滤光片的特性描述 223
w>/pQ6=OFR 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223
$1Q3Y'Q9 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224
jSUAU}u!M 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224
]4LT# 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227
nr<}Hc^f- 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230
l^!0|/Vw 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231
"-~D!{rS 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232
e+d6R[`M 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233
J
pCZq
# 9.4.2 正弦周期折射率带阻滤光片设计的傅里叶变换方法 234
_oMs
`"4K 习题 241
@w.b | 参考文献 241
9.MGH2^L? 第10章 分光镜 243
`uaD.m$EJ 10.1 中性分光镜 243
"63zc1 10.1.1 金属膜中性分光 244
mcP{-oJ0W 10.1.2 介质膜中性分光 245
?,+C!R? 10.1.3 金属介质膜中性分光 247
&VZmP5Gv 10.2 双色分光镜 249
g'd*TBnk 10.3 偏振分光 254
:yFTaniJ'. 10.3.1 偏振特性的描述 254
eEg1- 10.3.2 平板偏振分光镜 255
HNkZ1+P { 10.3.3 棱镜偏振分光 258
'<{oYXZW3 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259
LB64W ;#h 10.4 消偏振分光 262
a|]%/[G@ 10.4.1 偏振分离的描述 263
3^iQe"P%a@ 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267
-x3tx7% 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271
mBD!:V' 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273
)N%1%bg^- 10.5 分光中的消色差问题 280
tnKpn-LPA 习题 281
l/y
Kc8^< 参考文献 282
J?qcRg`1E 第二篇 薄膜扶术基础
C[87f-g 第11章 薄膜制备技术 283
TGt1d 11.1 真空技术简介 283
c?V*X- 11.1.1 真空的基本知识 283
C&d"#I 11.1.2 真空的获得 284
FRJ:ym=E 11.1.3 真空的测量 286
cQ8$,fo 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289
q!9v}R3( 11.2.1 蒸镀法 289
\4`saM /x 11.2.2 溅射法 300
&d|VH y+ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306
)T$fk 11.3.1 化学气相沉积的原理 307
{TxVRpiP{Z 11.3.2 常压化学气相沉积 308
9B?t3: 11.3.3 低压化学气相沉积 308
'#An+;x{ 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309
tr9_bl&z 11.3.5 光化学气相沉积 310
v[3hnLN% 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311
-XDP-Trk 11.3.7 原子层沉积 312
*F%ol;|Q 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313
<>5:u 11.4.1 化学镀 313
/PB3^d>Q2 11.4.2 阳极氧化法 314
j
O5:{% 11.4.3 溶胶一凝胶法 314
~jRk10T(B 11.4.4 电镀 315
A86lyBDQ* 11.4.5 LB 膜制备技术 315
E't G5,/m 11.5 光刻蚀 316
b1['uJF 11.5.1 光刻工艺 316
^?S@v1~7d 11.5.2 光刻胶 317
L_zmU_zD 11.5.3 掩模 318
Zy+QA>d| 11.5.4 曝光 318
i&s=!` 11.5.5 刻蚀方法 318
2I(@aB+ 11.5.6 无掩模刻蚀 321
#3:'lGBIK 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323
J^+$L"K 习题 323
S1^Mw;?P 参考文献 324
|uBot#K| 第12章 光学薄膜检测技术 326
@ !O&b%8X% 12.1 光谱分析技术基础 326
C[<\ufclD 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326
G4J6 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
rEpKX 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333
.X=M! 12.2.1 透射率测量 333
p7=^m>Z6 12.2.2 反射率测量 334
B|
0s4E 12.3 薄膜吸收和散射测量 338
$> rfAs! 12.3.1 吸收测量 338
ka9v2tE\ 12.3.2 散射测量 342
ht74h 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344
l<MCmKuYp 12.4 光学薄膜常数测量 347
d(B;vL@R2V 12.4.1 光度法 348
*,XJN_DKj 12.4.2 全反射衰减法 354
Y*X6lo 12.4.3 椭圆偏振法 357
bHo?Rw!. 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358
u1|Y;* 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359
Z We$(? 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360
$O</akn; 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362
BaHgc 4zI 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366
=smY/q^3 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368
uY%3X/^j 12.6.1 薄膜微结构 368
]O(HZD% 12.6.2 薄膜微结构检测 371
}d*sWSPu( 12.6.3 雕塑薄膜 372
rJ~(Xu>,s 12.6.4 薄膜化学成分检测 373
Kmf-l*7} 12.7 薄膜非光学特性测量 375
_<~Vxz9 xfV2/A#h