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2020-06-01 23:03 |
《薄膜光学与薄膜技术基础》
《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。 %!i|"FNc 4/tp-dBip
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=\] 目录 dNL<O 第一篇 薄膜元学基本理抢 i#%17} 第1章 薄膜光学的电磁理论基础 1 N=oWIK<;- 1.1 麦克斯韦方程 1 _v9P0W^.7 1.2 平面电磁波 6 <8Zm}-U 1.2.1 复矢量波动方程一一齐次矢量亥姆霍兹方程 6 \Y{^Q7!>:8 1.2.2 理想介质中的平面波解 7 \)Bws ` 1.2.3 吸收介质中的平面波解 8 c)tG1|Og] 1.3 平均电磁能流密度光强 9 ![,W? 1.4 电磁波谱、光谱 10 Zh]FL8[
nc 习题 12 _V`Gmy[]p 参考文献 12 ?Gq|OT8 第2章 平面光波在两介质分界平面上的反射与透射 14 ?{O >&<~ 2.1 各向同性理想介质界面的反射与透射 14 LT3ViCZ-n 2.1.1 S波反射与透射 14 6HW8mXQh<h 2.1.2 P波反射与透射 16 /bd1Bi 2.2 各向同性吸收介质界面的反射与透射 18 +W6QtB6 2.2.1 S 波反射与透射 18 C;6Nu W 2.2.2 P 波反射与透射 20 rIE
m 2.3 非均匀介质界面的反射与透射 21
{|kEGq~aE 2.3.1 几何光学近似条件下非均匀介质中的波传播 21 M;{btu^a 2.3.2 任意非均匀介质界面的反射系数方程 24 |9F^"7Q~C 2.4 各向异性介质界面的反射与透射 30 9y~5@/32R 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 sr&hQ 2.4.2 平面对称各向异性介质界面的反射与透射 31 }op0`-Xb 2.5 反射系数和透射系数随入射角的变化 36 #Wz7ju; 2.5.1 全反射与倏逝波 36 Ae0jfTv 2.5.2 全透射 37 $dp;$X3 2.5.3 反射系数、透射系数振幅和相位随入射角变化 38 n!r<\4I 2.6 反射率和透射率 39 /Y>$w$S 2.6.1 理想介质分界面的反射率和透射率 40 >2[\WF*"X 2.6.2 吸收介质分界面的反射率和透射率 41 uq>\pO&P 2.6.3 空气与金属导体表面的反射率 43 <=D\Ckmb 习题 44 <&+\X6w[ 参考文献 44 8~=<!(M)m/ 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 P)2.Gx/ 3.1 法向阻扰和光学有效导纳的概念 45 hw@ `Q@ 3.2 平面分界面单层均匀介质薄膜的反射与透射 47 1FCHqqZ= 3.3 平面分界面多层均匀介质薄膜的反射与透射 53 KL8G2"Z 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 (Mk9##R# 3.3.2 多层增透膜和高反射膜的基本构成特点 55 i7D)'4gkW 3.4 非均匀介质膜层的特征短阵 61 |(Bc0sgw} 3.4.1 一阶近似 62 oM&}akPE 3.4.2 二阶近似 63 5p. vo"7 3.5 各向异性介质薄膜的分层矩阵计算方法 64 %V +hm5Q 3.5.1 各向异性介质中的矩阵波动方程 64 pE<@ 3.5.2 各向异性介质薄膜的矩阵波动方程 66 }W:Rg}v 3.5.3 均匀各向异性介质薄膜矩阵波动方程的解 70 Lad8C 3.5.4 单轴各向异性介质薄膜的特征矩阵 72 LovVJ^TD0i 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 TJHab;7F 3.5.6 单层各向异性介质薄膜的反射与透射 75 ZB)`*z>* 习题 79 YTc
X4cC 参考文献 79 GI~JIXHTQ 第4章 膜系设计图示法 81 xH\#:DLY 4.1 矢量法 81 (V:z7 4.2 导纳图解法 87 s\)0f_I 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 s+@+<QE 4.2.2 单层膜系等折射率导纳圆图和等相位导纳圆图 89 ScgaWJ 4.2.3 多层膜系等折射率导纳圆图 92 HinPO 4.3 金属膜导纳圆图 97 'S_OOzpC 4.4 膜系层间电场分布 99 +:a#+]g 习题 100 M x/G^yO9 参考文献 101 J<"=c
z$ 第二篇 光学等膜分类反应用 A)2eo<ij4 第5章 增透膜 102 "~1{|lj|) 5.1 表面反射对光学系统性能的影响 102 @B@`V F 5.2 基底介质非相干叠加的透射率 104 =N62 ){{ 5.3 透射滤光片组合透射率 106 r~K5jL%z9 5.4 均匀介质增透膜 107 }de{- 5.4.1 单层均匀介质增透膜 107 _(U|Kpi 5.4.2 多层均匀介质增透膜 108 i#&iT P` 5.5 非均匀介质增透膜 113 Xjy5Yj 5.6 入射角变化对透射率的影响 115 B_gzpS] 5.7 增透膜应用实例液晶显示增透膜 117 ;;^OKrzWW 习题 118 eucacXiZ 参考文献 118 eHQS\n 第6章 高反射膜 120 0tL#-47 6.1 反射镜组合的反射率 120 sew0n`d1 6.2 周期多层膜系的反射率 121 w$XqxI/& 6.2.1 周期多层膜系的特征矩阵 121 Jv,*rQH 6.2.2 周期多层膜系的反射率和透射率 122 o9<)rUy 6.3 [HL]m类型的周期多层膜 123 ` XvuyH 6.4 (0.5L) H(0.5L)m类型的对称周期多层膜 126
5f~49(v] 6.5 周期多层膜构成的宽带高反射膜 128 >@Nn_d 6.6 中远红外区域的多层高反射膜 129 \aEarIX#* 6.7 软X 射线区域的多层高反射膜 131 LU-,B?1 6.8 金属反射镜 134 'ie+/O@G 6.8.1 常用金属反射镜 134 qZV.~F+
6.8.2 金属一介质反射镜 136 1}7Q2Ad w 6.9 影响反射特性的因素 137 W~!uSrY 6.10 高反射镜应用实例 143 "^Ax}Jr 6.10.1 激光高反射镜 143 n$*e( 6.10.2 光刻机系统193nm 高反射膜 144 ezq<)gJc 6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜宽角度高反射镜 145 lpy(un 习题 146 j3Sz+kOf, 参考文献 146 |7pi9 第7章 带通滤光片 149 \y7kb 7.1 带通滤光片的特性描述 149 dcd9AW= 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 }akF=/M 7.3 法布里一咱罗干涉仪透射率计算 151 "f
Ni3<x] 7.3.1 单层薄膜反射与透射计算的有效界面法 151 I+!?~]AUuq 7.3.2 膜系透射定理 153 1ti9FQ 7.3.3 法布里一躏罗干涉仪的透射率计算 155 Knjg`f 7.3.4 法布里础罗干涉仪透射特性分析 156 kKFhbHUZa 7.3.5 特殊带通滤光片信噪比的计算 164 #:)yh]MP 7.4 窄带和中等带宽滤光片 164 r(VGdG 7.4.1 法布里踊罗干涉滤光片 164 fz[-pJ5[ 7.4.2 窄带平顶多腔带通滤光片 172 tO@n3"O 7.4.3 诱导带通滤光片 174 fF|m~#y 7.5 超窄带带通滤光片 183 ,.K}uW 7.6 宽带带通滤光片 185 Z ? F*Z0y 7.7 带通滤光片的角特性 186 ZLS\K/F>>= 7.8 极远紫外及软X 射线区域带通滤光片 190 O>M4%p 7.9 多通道窄带带通滤光片 192 G@N-+ 习题 193 o6v'`p' 参考文献 193 Y)ig:m]# 第8章 截止滤光片 196 8HaBil 8.1 截止滤光片的特性描述 196 wn&5Ul9Elb 8.2 吸收型截止滤光片 197 ?xT ^9 8.3 干涉型截止滤光片 198 a3Fe42G2c| 8.3.1 1/4波长周期膜系的透射特性 198 7rZE7+%] 8.3.2 周期对称膜系的光学等效导纳和等效相位 199 TwT@_~IM 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 8rNRQOXOa 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 }vXf}2C 8.3.5 透射带内波纹的压缩 208 9R1S20O 8.3.6 截止带的展宽 210 m~<<ok_ 8.3.7 透射带的展宽和压缩 212 &$x1^ 8.4 金属介质膜截止滤光片 218 t*Xo@KA 8.5 热反射镜、冷反射镜和太阳能电池覆盖膜 218 8wX|hK!Gz 习题 221 DOa%|H'P 参考文献 221 )/Mk\``j 第9章 带阻滤光片 223 'Cp]Q@]\ 9.1 带阻滤光片的特性描述 223 +FGw)>g8'm 9.2 周期对称膜系构成的带阻滤光片 223 s~)I1G 9.2.1 单个周期对称膜层的等效导纳和等效相位 224 V-N`R-FSr 9.2.2 多层膜透射率的不变特性 224 z7PmyU
> 9.2.3 周期对称多层膜通带内波纹的压缩 227 px~ :'U 9.2.4 四种介质周期对称膜系构成的带阻滤光片 230 DQ{"6- 9.3 非周期对称多层膜构成的带阻滤光片 231 dJf#j?\[ 9.4 正弦周期折射率带阻滤光片 232 H2iC? cSR 9.4.1 正弦周期折射率带阻滤光片的基本构成特点 233 +W}dO# 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 SU$%nK ) 习题 241 +DR,&; 参考文献 241 iYR`|PJi 第10章 分光镜 243 f.{/PL 10.1 中性分光镜 243 D3.$Vl,. 10.1.1 金属膜中性分光 244 '#ow9w+^ 10.1.2 介质膜中性分光 245 '0tNo.8K 10.1.3 金属介质膜中性分光 247 enB2-)<K 10.2 双色分光镜 249 tsys</E& 10.3 偏振分光 254 D:DtP6 10.3.1 偏振特性的描述 254 Pgh)+>ON 10.3.2 平板偏振分光镜 255 '1NZSiv+C? 10.3.3 棱镜偏振分光 258 4Mr)~f rc 10.3.4 宽角宽带偏振分光 259 YX,xC-37y 10.4 消偏振分光 262 8v12<ktR` 10.4.1 偏振分离的描述 263 032PR;] 10.4.2 介质膜消偏振分光设计实例 267 v;$cx*? 10.4.3 金属一介质膜消偏振分光设计实例 271 $>6Kn`UX 10.4.4 其他消偏振分光设计方法 273 0WO-+eRB/ 10.5 分光中的消色差问题 280 %;-r-> 习题 281 hG! |ts 参考文献 282 O[|prk, 第二篇 薄膜扶术基础 /~6)Vt 第11章 薄膜制备技术 283 FXO{i:Zo 11.1 真空技术简介 283 nR#'BBlI 11.1.1 真空的基本知识 283 y-R:-K XH= 11.1.2 真空的获得 284 i0py5Q 11.1.3 真空的测量 286 vIpitbFC 11.2 薄膜制备方法物理气相沉积 289 "IMq + 11.2.1 蒸镀法 289 vWq/A . 11.2.2 溅射法 300 G}NT[ 11.3 薄膜制备方法化学气相沉积 306 D]B;5f 11.3.1 化学气相沉积的原理 307 88~lP7J 11.3.2 常压化学气相沉积 308 -l i71.M 11.3.3 低压化学气相沉积 308 ^^+vt8| 11.3.4 等离子体增强化学气相沉积 309 daN#6e4Z+; 11.3.5 光化学气相沉积 310 .~Y%
AI 11.3.6 金属有机化学气相沉积 311 > a"4aYj 11.3.7 原子层沉积 312 F2WMts 11.4 薄膜制备方法一一液相沉积 313 RAY.]:}jr 11.4.1 化学镀 313 :!WKD@] 11.4.2 阳极氧化法 314 snti*e4"V 11.4.3 溶胶一凝胶法 314 :j[a X7Sq2 11.4.4 电镀 315 0OF ]|hH 11.4.5 LB 膜制备技术 315 l>{+X ) 11.5 光刻蚀 316 -gR
}^D 11.5.1 光刻工艺 316 MB3 0.V/\ 11.5.2 光刻胶 317 ,`.`}' 11.5.3 掩模 318 V(6GM+ 11.5.4 曝光 318 \L4+Dv<z 11.5.5 刻蚀方法 318 03^?+[C 11.5.6 无掩模刻蚀 321 _;8+L\ 11.5.7 刻蚀图形及折射率 323 d_w^u|(K 习题 323 8iKupaaOX 参考文献 324 l.AG^b 第12章 光学薄膜检测技术 326 !PuW6 12.1 光谱分析技术基础 326 kf>L 12.1.1 光度计和光谱仪的基本构成 326 ` 8OA:4). 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 01AzM)U3"m 12.2 薄膜透射率和反射率测量 333 lgei<\6~n5 12.2.1 透射率测量 333 q@8j[15 12.2.2 反射率测量 334 &.`/ln 12.3 薄膜吸收和散射测量 338 $bo 5:c 12.3.1 吸收测量 338 +t`QHvxv 12.3.2 散射测量 342 ^ Z~'>J 12.3.3 薄膜表面轮廓及粗糙度测量 344 ZW>?y$C+ 12.4 光学薄膜常数测量 347 v.pj
PBU1 12.4.1 光度法 348 (25v7Y] 12.4.2 全反射衰减法 354 &9,<_1~ 12.4.3 椭圆偏振法 357
(U#9 12.5 光学薄膜激光损伤阔值检测 358 WTZr{)e 12.5.1 光学薄膜激光损伤机理 359 jm$v0=W9# 12.5.2 影响光学薄膜激光损伤阔值的因素 360 m(c5g[6nO 12.5.3 激光损伤阂值测量方法 362 o;<oXv 12.5.4 提高光学薄膜损伤阂值的途径 366 Bvy(vc=UDW 12.6 薄膜微结构和化学成分检测 368 ^"hsbk&Yu 12.6.1 薄膜微结构 368 6yRxb( 12.6.2 薄膜微结构检测 371 1> wt 12.6.3 雕塑薄膜 372 (y;8izp9! 12.6.4 薄膜化学成分检测 373 FMBzTD 12.7 薄膜非光学特性测量 375 Ls~F4ar$/ Gkq<?q({t
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