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第1章 引言1

1.1 概述1

1.2 薄膜物理与固体物理3

1.3 小议光学薄膜制备6

1.3.1 PVD和CVD技术6

1.3.2 关于PIAD的一些考虑8

1.3.3 特性关联11

1.4 本书的内容与组织结构13

参考文献13

第一部分 基础篇 18

第2章 光学常数的基本知识18

2.1 线性光学的基本经典色散模型18

2.2 介电函数的解析性质22

2.3 经典图像下的光学常数与质量密度25

2.4 经常用于薄膜表征实践的其他色散模型：经典以及高级模型29

2.4.1 基本评述29

2.4.2 Brendel模型34

2.4.3 Tauc-Lorentz模型37

2.4.4 Cody-Lorentz模型37

2.4.5 Forouhi Bloomer模型38

2.5 材料混合物38

2.5.1 总体思路38

2.5.2 Maxwell Garnett（MG）方法41

2.5.3 Lorentz-Lorenz（LL）方法42

2.5.4 等效介质近似（EMA）或Bruggeman方法42

2.5.5 基于Maxwell Garnett（MG）方法的一个模型计算43

参考文献44

第3章 平面界面48

3.1 菲涅耳公式48

3.2 真实的薄膜，真实的表面51

3.2.1 一些试验结果51

3.2.2 光学各向同性评述53

3.2.3 光学不均匀性评述55

3.2.4 表面粗糙度评述55

3.3 突变界面与连续形貌的对比61

3.4 强度系数63

参考文献69

第4章 薄膜、基底和多层膜71

4.1 单层膜71

4.1.1 通用方程71

4.1.2 半波长膜层73

4.1.3 1/4波长膜层73

4.1.4 存在微弱折射率梯度的膜层（正入射情形下）77

4.2 基底80

4.3 基底上的单层膜82

4.4 多层膜84

4.5 范例85

4.5.1 均匀的1/4波长和半波长膜层85

4.5.2 1/4波长双层膜系86

4.5.3 1/4波长（QW）膜堆87

4.5.4 布拉格反射镜93

4.5.5 皱褶滤光片95

4.5.6 窄带滤光片（NBP）98

参考文献100

第二部分 逆向搜索过程104

第5章 薄膜光学常数的试验确定104

5.1 试验技术104

5.1.1 离线光度法104

5.1.2 热漂移或真空漂移的测试113

5.1.3 薄膜生长过程中的在线透过率光谱114

5.1.4 椭偏法评述116

5.2 基底的光学参数117

5.3 薄膜：光学带隙的快速确定117

5.4 薄膜：包络法119

5.4.1 正入射119

5.4.2 倾斜入射121

5.5 薄膜：基于振子模型的曲线拟合程序122

5.5.1 常规数学方法122

5.5.2 数据间隔选取的一些考虑124

5.5.3 范例127

5.5.4 与其他方法相比的一致性程度132

5.6 薄膜：不显性使用色散模型情况下的光学常数确定133

5.7 基于在线透过率数据的多层膜系统的直接再优化工程135

参考文献138

第6章 膜系设计中的材料问题142

6.1 引言142

6.2 通用规则143

6.2.1 一个可解定理和基于极大值原理的几个推论143

6.2.2 截止波长和可实现的折射率范围145

6.2.3 倾斜入射146

6.3 1/4膜堆和光学常数148

6.4 宽带减反膜和光学常数149

6.5 可行性分析与计算制造152

6.5.1 动机152

6.5.2 关于计算制造运行的思路153

6.5.3 误差数据的获取154

6.5.4 范例：增益平坦滤光片160

6.5.5 将计算制造整合入薄膜生产链161

参考文献162

第三部分 用于紫外/可见波段应用的基本镀膜材料166

第7章 氧化物薄膜：多孔薄膜与致密薄膜166

7.1 引言166

7.2 最简化的理论考虑167

7.3 重要氧化物镀膜材料的参数关联174

7.3.1 二氧化钛TiO2174

7.3.2 五氧化二铌Nb2O5176

7.3.3 五氧化二钽Ta2O5177

7.3.4 二氧化锆ZrO2178

7.3.5 二氧化铪HfO2179

7.3.6 三氧化二铝AL2O3180

7.3.7 二氧化硅SiO2182

参考文献183

第8章 其他紫外/可见波段的镀膜材料186

8.1 氟化物薄膜186

8.2 作为真空紫外反射镜的氟化物增强型铝膜191

8.3 反射镜中的银膜194

8.4 有机薄膜及其衍生物197

8.4.1 非晶氢化碳膜197

8.4.2 有机分子薄膜的特性：范例200

8.4.3 扩展细节 ：分子光谱半经典描述的基本思想207

参考文献214

第四部分 亚波长和纳米结构薄膜220

第9章 异构薄膜：概述220

9.1 一种分类尝试220

9.2 光栅波导结构224

9.2.1 总体思路224

9.2.2 传输模和光栅周期226

9.2.3 吸收的影响228

9.2.4 范例：窄线宽反射镜设计229

参考文献231

第10章 强烈多孔材料和表面结构232

10.1 在减反用途中作为低折射率材料的蛾眼结构232

10.1.1 周期蛾眼结构举例232

10.1.2 塑料表面上的随机蛾眼结构233

10.1.3 蛾眼结构功能原理评述234

10.2 吸收材料上的随机表面结构236

10.3 多孔二氧化硅膜层238

参考文献239

第11章 电介质混合物241

11.1 研究动机241

11.2 无机混合薄膜实例244

11.2.1 氧化物混合材料的光学参数244

11.2.2 混合物薄膜中的应力246

11.3 无机-有机混合薄膜浅析247

参考文献249

第12章 金属岛状薄膜251

12.1 首要的考虑251

12.2 在电介质主体中的金属岛：光学薄膜设计中的一种可用构件255

12.3 金属岛状薄膜的等效光学常数258

12.4 试验举例265

12.4.1 试验方法的一些简单介绍265

12.4.2 例1：氧化铝中的岛状铜膜——等效光学常数对铜含量的依赖关系267

12.4.3 例2：氧化铝中的岛状银膜——等效光学常数对沉积温度的依赖关系273

12.5 光学监控的细节275

12.5.1 理论方法275

12.5.2 实例：铝膜生长的监控277

12.6 多层膜中的金属岛状薄膜：实例279

参考文献281

第13章 结束语285

参考文献285

附录286

附录A286

A.1 动机286

A.2 迎面弹性碰撞287

A.3 在迎面碰撞模式下的PIAD过程中动量传递的简单模型288

A.4 对薄膜性能的影响291

A.5 掠入射碰撞的影响296

附录B297

B.1 情况简介与研究动机297

B.2 惠更斯原理299

B.3 惠更斯-菲涅耳原理和光波在均匀介质中的传播300

B.4 惠更斯-菲涅耳原理与界面反射301

B.5 比较薄的均匀薄膜303

B.5.1 总体考虑303

B.5.2 1/4波长膜层304

B.5.3 半波长膜层305

B.5.4 非均匀的1/4波长和半波长膜层306

B.5.5 具有弱梯度的厚膜308

附录C311

C.1 主要的模型假设311

C.2 折射率的计算312

C.3 热漂移的计算313

C.4 机械应力的计算315

C.5 参数的精简317

C.6 折射率、应力和漂移与孔隙度之间的函数318

C.7 折射率、应力和漂移之间的相关性320

C.8 基于无孔隙薄膜中的摩尔斯势的预测322

附录D326

D.1 一个量子阱中的能级326

D.2 量子阱模型在有机分子中的应用327

参考文献331

符号和缩略语334