《薄膜光學與薄膜技術基礎》是 2014年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：薄膜光學與薄膜技術基礎
- 出版社： 科學出版社
- 作者：曹建章//徐平//李景鎮
- 出版日期：2014年1月1日
內容簡介,目錄,
內容簡介
《薄膜光學與薄膜技術基礎》是作者多年來從事薄膜光學與薄膜技術課程教學研究成果的總結。《薄膜光學與薄膜技術基礎》共分三篇13章：第一篇分為4章，講述薄膜光學基本理論，內容包括各向同性均勻和非均勻、各向異性均勻和非均勻、吸收和導電層狀介質薄膜反射和透射特性計算；第二篇分為6章，分類講述增透膜、高反射膜、帶通濾光片、截止濾光片、帶阻濾光片和分光鏡的膜系構成、特性描述及其套用；第三篇分為3章，比較全面地介紹了物理氣相沉積、化學氣相沉積和液相沉積薄膜製備方法原理、光學薄膜檢測技術，以及一些金屬薄膜、半導體薄膜和介質薄膜製備實例。鑒於薄膜光學與薄膜技術的飛速發展，《薄膜光學與薄膜技術基礎》在取材的深度和廣度上充分考慮到現代前沿科學領域的知識內容。
目錄
目錄
第一篇 薄膜元學基本理搶
第1章 薄膜光學的電磁理論基礎 1
1.1 麥克斯韋方程 1
1.2 平面電磁波 6
1.2.1 復矢量波動方程一一齊次矢量亥姆霍茲方程 6
1.2.2 理想介質中的平面波解 7
1.2.3 吸收介質中的平面波解 8
1.3 平均電磁能流密度光強 9
1.4 電磁波譜、光譜 10
習題 12
參考文獻 12
第2章 平面光波在兩介質分界平面上的反射與透射 14
2.1 各向同性理想介質界面的反射與透射 14
2.1.1 S波反射與透射 14
2.1.2 P波反射與透射 16
2.2 各向同性吸收介質界面的反射與透射 18
2.2.1 S 波反射與透射 18
2.2.2 P 波反射與透射 20
2.3 非均勻介質界面的反射與透射 21
2.3.1 幾何光學近似條件下非均勻介質中的波傳播 21
2.3.2 任意非均勻介質界面的反射係數方程 24
2.4 各向異性介質界面的反射與透射 30
2.4.1 平面對稱各向異性介質中麥克斯韋方程的分量形式 31
2.4.2 平面對稱各向異性介質界面的反射與透射 31
2.5 反射係數和透射係數隨入射角的變化 36
2.5.1 全反射與倏逝波 36
2.5.2 全透射 37
2.5.3 反射係數、透射係數振幅和相位隨入射角變化 38
2.6 反射率和透射率 39
2.6.1 理想介質分界面的反射率和透射率 40
2.6.2 吸收介質分界面的反射率和透射率 41
2.6.3 空氣與金屬導體表面的反射率 43
習題 44
參考文獻 44
第3章 平面光波在平界面層狀介質薄膜中的反射與透射 45
3.1 法向阻擾和光學有效導納的概念 45
3.2 平面分界面單層均勻介質薄膜的反射與透射 47
3.3 平面分界面多層均勻介質薄膜的反射與透射 53
3.3.1 平面分界面多層均勻介質薄膜反射係數和透射係數計算的矩陣方法 53
3.3.2 多層增透膜和高反射膜的基本構成特點 55
3.4 非均勻介質膜層的特徵短陣 61
3.4.1 一階近似 62
3.4.2 二階近似 63
3.5 各向異性介質薄膜的分層矩陣計算方法 64
3.5.1 各向異性介質中的矩陣波動方程 64
3.5.2 各向異性介質薄膜的矩陣波動方程 66
3.5.3 均勻各向異性介質薄膜矩陣波動方程的解 70
3.5.4 單軸各向異性介質薄膜的特徵矩陣 72
3.5.5 非均勻各向異性介質薄膜矩陣波動方程的數值解 74
3.5.6 單層各向異性介質薄膜的反射與透射 75
習題 79
參考文獻 79
第4章 膜系設計圖示法 81
4.1 矢量法 81
4.2 導納圖解法 87
4.2.1 單一等效界面等反射率導納圓圖和等相位導納圓圖 87
4.2.2 單層膜系等折射率導納圓圖和等相位導納圓圖 89
4.2.3 多層膜系等折射率導納圓圖 92
4.3 金屬膜導納圓圖 97
4.4 膜系層間電場分布 99
習題 100
參考文獻 101
第二篇 光學等膜分類反套用
第5章 增透膜 102
5.1 表面反射對光學系統性能的影響 102
5.2 基底介質非相干疊加的透射率 104
5.3 透射濾光片組合透射率 106
5.4 均勻介質增透膜 107
5.4.1 單層均勻介質增透膜 107
5.4.2 多層均勻介質增透膜 108
5.5 非均勻介質增透膜 113
5.6 入射角變化對透射率的影響 115
5.7 增透膜套用實例液晶顯示增透膜 117
習題 118
參考文獻 118
第6章 高反射膜 120
6.1 反射鏡組合的反射率 120
6.2 周期多層膜系的反射率 121
6.2.1 周期多層膜系的特徵矩陣 121
6.2.2 周期多層膜系的反射率和透射率 122
6.3 [HL]m類型的周期多層膜 123
6.4 (0.5L) H(0.5L)m類型的對稱周期多層膜 126
6.5 周期多層膜構成的寬頻高反射膜 128
6.6 中遠紅外區域的多層高反射膜 129
6.7 軟X 射線區域的多層高反射膜 131
6.8 金屬反射鏡 134
6.8.1 常用金屬反射鏡 134
6.8.2 金屬一介質反射鏡 136
6.9 影響反射特性的因素 137
6.10 高反射鏡套用實例 143
6.10.1 雷射高反射鏡 143
6.10.2 光刻機系統193nm 高反射膜 144
6.10.3 DLP/LCoS 技影薄膜寬角度高反射鏡 145
習題 146
參考文獻 146
第7章 帶通濾光片 149
7.1 帶通濾光片的特性描述 149
7.2 帶通濾光片的基本構型一一法布里一咱羅干涉儀及其變形 150
7.3 法布里一咱羅干涉儀透射率計算 151
7.3.1 單層薄膜反射與透射計算的有效界面法 151
7.3.2 膜系透射定理 153
7.3.3 法布里一躪羅干涉儀的透射率計算 155
7.3.4 法布里礎羅干涉儀透射特性分析 156
7.3.5 特殊帶通濾光片信噪比的計算 164
7.4 窄帶和中等頻寬濾光片 164
7.4.1 法布里踴羅干涉濾光片 164
7.4.2 窄帶平頂多腔帶通濾光片 172
7.4.3 誘導帶通濾光片 174
7.5 超窄帶帶通濾光片 183
7.6 寬頻帶通濾光片 185
7.7 帶通濾光片的角特性 186
7.8 極遠紫外及軟X 射線區域帶通濾光片 190
7.9 多通道窄帶帶通濾光片 192
習題 193
參考文獻 193
第8章 截止濾光片 196
8.1 截止濾光片的特性描述 196
8.2 吸收型截止濾光片 197
8.3 干涉型截止濾光片 198
8.3.1 1/4波長周期膜系的透射特性 198
8.3.2 周期對稱膜系的光學等效導納和等效相位 199
8.3.3 [(0.5H)L(0.5H)]和[ (0.5L) H(0.5L)]類型對稱膜系的光學等效導納和等效相位 201
8.3.4 [(0.5H)L(0.5H)Jm 和[(0.5L) H(0.5L)]m類型周期對稱膜系的透射率 203
8.3.5 透射帶內波紋的壓縮 208
8.3.6 截止帶的展寬 210
8.3.7 透射帶的展寬和壓縮 212
8.4 金屬介質膜截止濾光片 218
8.5 熱反射鏡、冷反射鏡和太陽能電池覆蓋膜 218
習題 221
參考文獻 221
第9章 帶阻濾光片 223
9.1 帶阻濾光片的特性描述 223
9.2 周期對稱膜系構成的帶阻濾光片 223
9.2.1 單個周期對稱膜層的等效導納和等效相位 224
9.2.2 多層膜透射率的不變特性 224
9.2.3 周期對稱多層膜通帶內波紋的壓縮 227
9.2.4 四種介質周期對稱膜系構成的帶阻濾光片 230
9.3 非周期對稱多層膜構成的帶阻濾光片 231
9.4 正弦周期折射率帶阻濾光片 232
9.4.1 正弦周期折射率帶阻濾光片的基本構成特點 233
9.4.2 正弦周期折射率帶阻濾光片設計的傅立葉變換方法 234
習題 241
參考文獻 241
第10章 分光鏡 243
10.1 中性分光鏡 243
10.1.1 金屬膜中性分光 244
10.1.2 介質膜中性分光 245
10.1.3 金屬介質膜中性分光 247
10.2 雙色分光鏡 249
10.3 偏振分光 254
10.3.1 偏振特性的描述 254
10.3.2 平板偏振分光鏡 255
10.3.3 稜鏡偏振分光 258
10.3.4 寬角寬頻偏振分光 259
10.4 消偏振分光 262
10.4.1 偏振分離的描述 263
10.4.2 介質膜消偏振分光設計實例 267
10.4.3 金屬一介質膜消偏振分光設計實例 271
10.4.4 其他消偏振分光設計方法 273
10.5 分光中的消色差問題 280
習題 281
參考文獻 282
第二篇 薄膜扶術基礎
第11章 薄膜製備技術 283
11.1 真空技術簡介 283
11.1.1 真空的基本知識 283
11.1.2 真空的獲得 284
11.1.3 真空的測量 286
11.2 薄膜製備方法物理氣相沉積 289
11.2.1 蒸鍍法 289
11.2.2 濺射法 300
11.3 薄膜製備方法化學氣相沉積 306
11.3.1 化學氣相沉積的原理 307
11.3.2 常壓化學氣相沉積 308
11.3.3 低壓化學氣相沉積 308
11.3.4 電漿增強化學氣相沉積 309
11.3.5 光化學氣相沉積 310
11.3.6 金屬有機化學氣相沉積 311
11.3.7 原子層沉積 312
11.4 薄膜製備方法一一液相沉積 313
11.4.1 化學鍍 313
11.4.2 陽極氧化法 314
11.4.3 溶膠一凝膠法 314
11.4.4 電鍍 315
11.4.5 LB 膜製備技術 315
11.5 光刻蝕 316
11.5.1 光刻工藝 316
11.5.2 光刻膠 317
11.5.3 掩模 318
11.5.4 曝光 318
11.5.5 刻蝕方法 318
11.5.6 無掩模刻蝕 321
11.5.7 刻蝕圖形及折射率 323
習題 323
參考文獻 324
第12章 光學薄膜檢測技術 326
12.1 光譜分析技術基礎 326
12.1.1 光度計和光譜儀的基本構成 326
12.1.2 紫外一可見光分光光度計和傅立葉變換紅外光譜儀 330
12.2 薄膜透射率和反射率測量 333
12.2.1 透射率測量 333
12.2.2 反射率測量 334
12.3 薄膜吸收和散射測量 338
12.3.1 吸收測量 338
12.3.2 散射測量 342
12.3.3 薄膜表面輪廓及粗糙度測量 344
12.4 光學薄膜常數測量 347
12.4.1 光度法 348
12.4.2 全反射衰減法 354
12.4.3 橢圓偏振法 357
12.5 光學薄膜雷射損傷闊值檢測 358
12.5.1 光學薄膜雷射損傷機理 359
12.5.2 影響光學薄膜雷射損傷闊值的因素 360
12.5.3 雷射損傷閡值測量方法 362
12.5.4 提高光學薄膜損傷閡值的途徑 366
12.6 薄膜微結構和化學成分檢測 368
12.6.1 薄膜微結構 368
12.6.2 薄膜微結構檢測 371
12.6.3 雕塑薄膜 372
12.6.4 薄膜化學成分檢測 373
12.7 薄膜非光學特性測量 375
8.5 熱反射鏡、冷反射鏡和太陽能電池覆蓋膜 218
習題 221
參考文獻 221
第9章 帶阻濾光片 223
9.1 帶阻濾光片的特性描述 223
9.2 周期對稱膜系構成的帶阻濾光片 223
9.2.1 單個周期對稱膜層的等效導納和等效相位 224
9.2.2 多層膜透射率的不變特性 224
9.2.3 周期對稱多層膜通帶內波紋的壓縮 227
9.2.4 四種介質周期對稱膜系構成的帶阻濾光片 230
9.3 非周期對稱多層膜構成的帶阻濾光片 231
9.4 正弦周期折射率帶阻濾光片 232
9.4.1 正弦周期折射率帶阻濾光片的基本構成特點 233
9.4.2 正弦周期折射率帶阻濾光片設計的傅立葉變換方法 234
習題 241
參考文獻 241
第10章 分光鏡 243
10.1 中性分光鏡 243
10.1.1 金屬膜中性分光 244
10.1.2 介質膜中性分光 245
10.1.3 金屬介質膜中性分光 247
10.2 雙色分光鏡 249
10.3 偏振分光 254
10.3.1 偏振特性的描述 254
10.3.2 平板偏振分光鏡 255
10.3.3 稜鏡偏振分光 258
10.3.4 寬角寬頻偏振分光 259
10.4 消偏振分光 262
10.4.1 偏振分離的描述 263
10.4.2 介質膜消偏振分光設計實例 267
10.4.3 金屬一介質膜消偏振分光設計實例 271
10.4.4 其他消偏振分光設計方法 273
10.5 分光中的消色差問題 280
習題 281
參考文獻 282
第二篇 薄膜扶術基礎
第11章 薄膜製備技術 283
11.1 真空技術簡介 283
11.1.1 真空的基本知識 283
11.1.2 真空的獲得 284
11.1.3 真空的測量 286
11.2 薄膜製備方法物理氣相沉積 289
11.2.1 蒸鍍法 289
11.2.2 濺射法 300
11.3 薄膜製備方法化學氣相沉積 306
11.3.1 化學氣相沉積的原理 307
11.3.2 常壓化學氣相沉積 308
11.3.3 低壓化學氣相沉積 308
11.3.4 電漿增強化學氣相沉積 309
11.3.5 光化學氣相沉積 310
11.3.6 金屬有機化學氣相沉積 311
11.3.7 原子層沉積 312
11.4 薄膜製備方法一一液相沉積 313
11.4.1 化學鍍 313
11.4.2 陽極氧化法 314
11.4.3 溶膠一凝膠法 314
11.4.4 電鍍 315
11.4.5 LB 膜製備技術 315
11.5 光刻蝕 316
11.5.1 光刻工藝 316
11.5.2 光刻膠 317
11.5.3 掩模 318
11.5.4 曝光 318
11.5.5 刻蝕方法 318
11.5.6 無掩模刻蝕 321
11.5.7 刻蝕圖形及折射率 323
習題 323
參考文獻 324
第12章 光學薄膜檢測技術 326
12.1 光譜分析技術基礎 326
12.1.1 光度計和光譜儀的基本構成 326
12.1.2 紫外一可見光分光光度計和傅立葉變換紅外光譜儀 330
12.2 薄膜透射率和反射率測量 333
12.2.1 透射率測量 333
12.2.2 反射率測量 334
12.3 薄膜吸收和散射測量 338
12.3.1 吸收測量 338
12.3.2 散射測量 342
12.3.3 薄膜表面輪廓及粗糙度測量 344
12.4 光學薄膜常數測量 347
12.4.1 光度法 348
12.4.2 全反射衰減法 354
12.4.3 橢圓偏振法 357
12.5 光學薄膜雷射損傷闊值檢測 358
12.5.1 光學薄膜雷射損傷機理 359
12.5.2 影響光學薄膜雷射損傷闊值的因素 360
12.5.3 雷射損傷閡值測量方法 362
12.5.4 提高光學薄膜損傷閡值的途徑 366
12.6 薄膜微結構和化學成分檢測 368
12.6.1 薄膜微結構 368
12.6.2 薄膜微結構檢測 371
12.6.3 雕塑薄膜 372
12.6.4 薄膜化學成分檢測 373
12.7 薄膜非光學特性測量 375
