光學薄膜設計模擬實習 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 光學薄膜
• 薄膜設計
• 光學模擬
• 實習
• 光學工程
• 材料科學
• 物理學
• 光學器件
• 薄膜技術
• 仿真軟件

本書內容共分十六個單元介紹各類光學薄膜，首先使讀者瞭解基礎理論，而後進行模擬實習。主要內容有基闆之光學特性、單層與多層抗反射膜、紅外光區抗反射膜、雙波段抗反射膜、單層與多層抗反射膜優化設計、高反射率與寬帶高反射率鍍膜、中性分光鏡、偏振分光鏡、短波通濾光片、長波通濾光片、帶通濾光片、帶止濾光片。每一主題單元中，依序介紹實習目的、應用實例、基本理論、模擬步驟以及問題與討論，亦附有學習資源與參考資料，可供讀者進一步深入研究。

　　本書適用於光學模擬軟體實習、光機電整閤概論等課程，或從事光學鍍膜相關職務之工程師。學習過程中理論探討與模擬實作並重，並增加應用為主的實例說明，以彰顯模擬設計與實務應用為導嚮的目標，期望能幫助讀者達到最佳的學習效果。
 

《半導體器件物理與製備技術》 —— 探索微觀世界的前沿疆域 本書導言： 在當代科技浪潮中，半導體技術無疑是驅動信息時代飛速發展的核心引擎。從智能手機的強大運算能力到復雜工業係統的精密控製，無不依賴於對半導體材料的深刻理解和對其內部物理過程的精準調控。本書《半導體器件物理與製備技術》，旨在為有誌於深入理解和掌握半導體領域核心知識的讀者提供一個全麵、深入且兼具實踐指導意義的知識框架。它聚焦於半導體材料的基本性質、關鍵器件的工作機理、以及支撐現代集成電路製造的復雜工藝流程。本書結構嚴謹，內容翔實，力求在理論深度與工程實踐之間搭建堅實的橋梁。 第一部分：半導體材料基礎與能帶理論 本部分是理解所有半導體器件物理學的基礎。我們將從晶體結構入手，詳細剖析半導體材料的宏觀特性與其微觀電子結構之間的內在聯係。 1.1 晶體結構與鍵閤： 介紹矽（Si）、砷化鎵（GaAs）等重要半導體材料的晶格結構，深入探討離子鍵、共價鍵的形成及其對材料電學特性的影響。重點討論晶體缺陷（點缺陷、綫缺陷、麵缺陷）的形成機製及其對載流子壽命和器件性能的負麵作用。 1.2 電子能帶理論： 這是理解半導體導電性的核心。本書將係統闡述布洛赫定理、周期性勢場中的電子行為。詳細分析價帶（Valence Band）、導帶（Conduction Band）的形成，以及禁帶（Band Gap）的物理意義。區分絕緣體、導體和半導體的能帶結構差異。 1.3 摻雜與載流子統計： 闡明本徵半導體與外性質半導體的區彆。深入討論施主（Donor）和受主（Acceptor）雜質的引入機製，計算不同溫度下簡並能級和費米能級的位置。運用玻爾茲曼近似和精確統計方法，計算熱平衡狀態下的電子和空穴濃度。 1.4 載流子輸運現象： 詳述載流子在電場和濃度梯度作用下的輸運機製。細緻分析漂移電流（Drift Current）和擴散電流（Diffusion Current）的微觀過程，推導並解釋愛因斯坦關係式（Einstein Relation）。探討載流子在散射機製（聲子散射、雜質散射）下的遷移率變化規律。 第二部分：關鍵半導體器件的物理模型 本部分將理論知識應用於實際器件，剖析它們如何通過精確的結構設計實現特定的電學功能。 2.1 PN結的形成與特性： 這是最基本的半導體結構。詳細分析PN結的形成過程、內建電勢的形成機理。深入研究零偏、正嚮偏置和反嚮偏置下的電流-電壓（I-V）特性麯綫，解釋擴散電流和漂移電流的貢獻。重點講解結電容、擊穿現象（雪崩擊穿與齊納擊穿）。 2.2 雙極性晶體管（BJT）： 介紹NPN和PNP結構，重點分析晶體管的工作區劃分（截止區、放大區、飽和區）。詳細推導BJT的小信號模型（如混閤 $pi$ 模型），闡述 $alpha$ 和 $eta$ 參數的物理意義，並討論高頻性能限製因素（如過渡頻率 $f_T$）。 2.3 金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）： 作為現代集成電路的基石，MOSFET的分析占據核心篇幅。詳細講解MOS電容的C-V特性（耗盡型、增強型），重點解析MOSFET的工作原理——閾值電壓的確定、溝道導通機製（綫性區、飽和區）。推導平方律（Square Law）模型，並引入短溝道效應、DIBL等現代器件效應。 2.4 其他關鍵器件： 簡要介紹肖特基二極管（Schottky Diode）的特性與應用，以及光電器件的基礎——光電導效應和光伏效應。 第三部分：半導體器件的製備工藝流程 理論的實現依賴於精確的製造技術。本部分將聚焦於支撐集成電路製造的核心工藝步驟。 3.1 襯底準備與外延生長： 探討矽晶圓的生長方法（直拉法Czochralski），以及對晶體缺陷的控製要求。詳細介紹氣相外延（Vapor Phase Epitaxy, VPE）和分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）等先進生長技術，及其對材料層厚度和摻雜均勻性的影響。 3.2 薄膜沉積技術： 區分物理氣相沉積（PVD，如濺射Sputtering）和化學氣相沉積（CVD）。重點分析低壓化學氣相沉積（LPCVD）和等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）在氧化物、氮化物和多晶矽薄膜沉積中的應用，及其對薄膜應力、緻密度的控製。 3.3 光刻技術（Photolithography）： 作為微納製造的“雕刻刀”，光刻技術是決定器件特徵尺寸的關鍵。詳細講解光刻係統的組成（光源、掩模版、光刻膠）。深入分析濕法顯影、乾法刻蝕的原理，重點探討深紫外（DUV）光刻技術中的分辨率極限、像差控製與套刻精度要求。 3.4 刻蝕工藝： 區分乾法刻蝕（如反應離子刻蝕RIE）和濕法刻蝕。深入探討乾法刻蝕的各嚮異性、選擇比和損傷機製。分析等離子體刻蝕中的離子轟擊效應及其對器件性能的影響。 3.5 摻雜與注入： 介紹熱擴散（Thermal Diffusion）的Fick定律模型，及其在深度控製上的局限性。重點闡述離子注入（Ion Implantation）技術，包括注入劑量、注入能量的確定，以及後續的熱退火（Annealing）過程在恢復晶格損傷和激活雜質方麵的關鍵作用。 3.6 互連與金屬化： 討論多層金屬互連結構的設計挑戰。分析傳統鋁互連中的電遷移（Electromigration）問題，並介紹先進工藝中銅（Cu）互連的無縫鑲嵌（Damascene）工藝流程，包括阻擋層和籽晶層的要求。 結語： 本書內容涵蓋瞭半導體物理學的理論基石、核心器件的工作原理以及支撐當代微電子産業的復雜製造流程。通過係統學習，讀者將不僅能夠分析和理解現有半導體器件的性能瓶頸，更能夠為未來更小尺寸、更高集成度和新材料器件的研發奠定堅實的知識基礎。這是一本麵嚮電子工程、材料科學及物理學專業高年級本科生、研究生以及相關領域工程技術人員的專業參考書。

作者簡介

葉倍宏

　　學曆
　　國立中央大學 光電科學所 碩士   
　　現職
　　崑山科技大學 光電係 助理教授   
　　經曆   
　　崑山工專 電子係 講師
　　崑山工商 電子係 講師
　　崑山技術學院 電子係 講師
　　崑山科技大學 電子係 助理教授
　　專長
　　薄膜光學、程式設計
 

序

實習0 基闆之光學特性
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習1 單層抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習2 雙層抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習3 參層抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習4 肆層抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習5 紅外光區抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習6 雙波段抗反射膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習7 單層抗反射膜優化設計
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習8 多層抗反射膜優化設計
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習9 高反射率鍍膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習10 寬帶高反射率鍍膜
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習11 中性分光鏡
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習12 偏振分光鏡
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習13 短波通濾光片
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習14 長波通濾光片
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習15 帶通濾光片
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料

實習16 帶止濾光片
一、實習目的
二、實習軟體
三、應用實例
四、基本理論
五、模擬步驟
六、問題與討論
七、關鍵字
八、學習資源
九、參考資料
 

序

　　本書內容適用於光學模擬軟體實習、光機電整閤概論等一學期二學分或三學分課程，或者是從事光學鍍膜相關職務工程師，讀者可以根據自己方便使用的薄膜光學模擬軟體版本下載，以便進行對照學習；若沒有特殊的理由， 強烈建議直接使用Essential Macleod試用版。

　　本書主要內容有基闆之光學特性，單層、雙層、參層、肆層抗反射膜，紅外光區抗反射膜，雙波段抗反射膜，單層抗反射膜優化設計，多層抗反射膜優化設計，高反射率與寬帶高反射率鍍膜，中性分光鏡，偏振分光鏡，短波通濾光片，長波通濾光片，帶通濾光片，帶止濾光片；每一主題單元中，依序介紹實習目的、應用實例、基本理論、模擬步驟，以及問題與討論，學習過程中理論探討與模擬實作並重，並增加應用為主的實例說明，以彰顯模擬設計與實務應用為導嚮的學習目標。

　　本書所呈現的相關模擬設計主題，必須配閤薄膜光學的課程內容，原則上先初步瞭解薄膜光學基礎理論之後，再進行模擬實習，過程中務必確實實作與分析討論，以期達到最佳的學習效果；因為書中模擬實作步驟之示範與解說詳盡，故不另提供設計檔案。

　　感謝恩師李正中教授於作者在中央光電所就讀期間的指導，始有今日本書的編著齣版；筆者纔疏學淺，純粹以教學需要編撰，尚祈讀者、先進不吝指正，針對本書中任何問題討論，或有任何建議，請email: yehcai@mail.ksu.edu.tw。
 

评分☆☆☆☆☆

對於《光學薄膜設計模擬實習》這本書，我主要關注的是它在「設計」這個環節所能提供的實際幫助。一般市麵上的書，可能比較多是介紹原理，但真正要設計齣一個符閤需求的薄膜，往往需要大量的試錯和經驗纍積。我希望這本書能提供一些係統性的設計方法論，讓我們知道在著手設計之前，應該先考慮哪些關鍵因素。例如，要設計一個特定用途的光學薄膜，我們需要先定義哪些參數？是目標的波長範圍？期望的穿透率或反射率？還是對膜層厚度、摺射率有哪些限製？書中會不會提供一些設計流程圖，或者是一些通用的設計準則？更進一步，我很好奇，書中會不會分享一些「眉角」和「訣竅」，像是如何避免設計上的陷阱，或者是在有限的資源下，如何做齣最佳的設計取捨。例如，為瞭達到某個高性能的要求，可能會需要非常多層的膜，但這也會增加製造成本和難度，那麼有沒有什麼方法可以優化設計，用更少的層數達到類似的效果？如果書中能提供一些實際的設計案例，並且詳細解析設計的過程和背後考量，那對我來說，將會是極大的幫助。光是知道如何使用軟體模擬，可能還不夠，更重要的是知道「為什麼」要這樣設計，以及如何根據實際需求，去「創造」一個好的設計。希望這本書能帶給我這種啟發。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到《光學薄膜設計模擬實習》這本書的時候，第一眼覺得書名還蠻硬的，光學薄膜聽起來就不是一般人會接觸的東西。不過，翻瞭幾頁之後，我發現裡麵其實講得還蠻淺顯易懂的，而且有時候會舉一些很生活化的例子，讓我這個非本科係的人也看得懂。例如，書中提到手機螢幕的抗反射塗層，還有相機鏡頭上麵的鍍膜，這些都是我們每天都在用、每天都在看的東西，所以能從書中瞭解它們的原理，就覺得很有趣。我特別喜歡書裡麵的圖解，很多地方都畫得非常清楚，把複雜的原理用圖形的方式呈現齣來，比單純的文字敘述更容易理解。而且，書名裡有「實習」兩個字，這讓我感覺這本書不隻是理論，還會有實際操作的部分。我很好奇，書中會不會提供一些練習題，或是小型的專案，讓我們可以跟著書一起動手做？例如，設計一個簡單的濾光片，或者模擬一個抗反射的效果。雖然我沒有專業的軟體，但如果書中能提供一些比較基礎的思考邏輯，或是一些簡單的計算方法，讓我可以在紙上或是一些免費的線上工具上嘗試，那也會很有幫助。總之，這本書讓我覺得，原來「光學薄膜」也沒那麼遙不可及，而且透過這種實務導嚮的學習方式，也能學到一些有趣的知識，而且感覺跟生活也蠻貼近的。

评分☆☆☆☆☆

欸，收到這本《光學薄膜設計模擬實習》，我還真的蠻好奇的，畢竟現在科技進步這麼快，光學薄膜的應用也越來越廣泛，從手機螢幕的抗反射鍍膜，到相機鏡頭的增透膜，再到潛水鏡、眼鏡的防霧塗層，感覺哪裡都離不開它。這本書的書名聽起來就蠻專業的，雖然我不是相關科係齣身，但因為工作會接觸到一些產品的製程，所以一直對光學鍍膜的原理和製程抱有一點點興趣。聽說這本書裡麵會講到很多關於設計和模擬的實務操作，光是想到可以用軟體去模擬齣各種薄膜的效果，就覺得很有趣。不知道裡麵的案例會不會很貼近我們日常生活中會看到的產品？比如，我一直很好奇，為什麼有些高級眼鏡的鏡片看起來會有一層淡淡的紫色光澤？那是為瞭什麼特別的效果？還是隻是美觀？這本書會不會解釋這種細節呢？另外，書名裡有「實習」兩個字，感覺應該會有很多動手做的部分，我個人是比較喜歡看這種有實際操作範例的書，畢竟光講理論有時候會覺得有點空泛，有實際操作可以參考，更容易理解。希望這本書的範例是比較常見的，不然如果太過專業，像我們這種跨領域的人可能還是會霧霧的。總之，這本書的光學薄膜理論與模擬實務結閤的書名，讓我對它充滿期待，希望能在裡麵學到一些實用的知識，而且最好是可以應用在理解一些產品的原理上的。

评分☆☆☆☆☆

收到這本《光學薄膜設計模擬實習》，讓我最期待的，其實是書中對於「模擬」這塊的實務應用。畢竟，在現代科技的發展中，模擬扮演著越來越重要的角色。以前做研究，可能很多東西都要實際去試驗、去測量，耗時又耗成本，而且有些實驗條件還很難達成。但有瞭模擬軟體，就能在電腦上預先跑齣各種可能的結果，大大縮短開發週期，也能避免走太多冤枉路。我特別好奇，這本書會介紹哪些主流的光學薄膜設計模擬軟體？是像Zemax、Essential Macleod那種專業級的，還是有比較平價、甚至是免費的工具？如果介紹的是比較專業的軟體，不知道書中會不會有詳細的軟體操作步驟，以及如何從零開始建立一個模擬模型？譬如說，如何輸入材料的摺射率麯線、定義膜層的結構，然後設定模擬的波長範圍等等。另外，我也很想知道，這些模擬的結果，跟實際的實驗數據，通常會有多少的誤差？書中會不會討論到如何優化模擬的參數，讓模擬結果更貼近真實情況？我猜測，裡麵應該也會講到一些薄膜的設計原理，比如乾涉、繞射等，然後再結閤模擬軟體，讓我們把理論和實踐結閤起來。如果書中能夠提供一些實際的設計案例，像是如何設計一個特定角度的偏光鏡，或是如何優化一個濾光片的穿透率，那對我來說會非常有幫助。總之，對「模擬」這部分的詳盡介紹，我可是充滿瞭期待。

评分☆☆☆☆☆

這本《光學薄膜設計模擬實習》的光碟內容，我個人覺得是蠻吸引人的。現在很多技術書籍，如果隻是純文字，有時候看著看著就容易疲乏，但如果能搭配一些互動式的軟體或模擬工具，學習效果就會好很多。我一直覺得，光學薄膜這種東西，光用眼睛看、用文字描述，實在是很難想像它實際運作起來是什麼樣子。如果這本書提供的軟體，可以讓我們自己去嘗試調整不同的參數，例如改變膜層的厚度、摺射率，然後直接看到模擬齣來的光譜麯線或者成像效果，那絕對是一個學習上的大突破。我可以想像，透過這種方式，我們就能更直觀地理解，為什麼同樣是抗反射膜，有時候效果好到幾乎看不到反光，有時候卻還是會有點明顯的彩虹炫光。更重要的是，如果軟體設計得夠友善，就算是我這種非本科係的「門外漢」，也能大概摸索齣一些門道。我很好奇，這本書裡的模擬軟體，有沒有提供一些常見的光學薄膜範例，讓我們可以直接載入、修改，然後觀察結果？例如，手機螢幕的AR膜，或是相機鏡頭的增透膜，如果能從這些經典範例下手，對我來說會比較容易入門。而且，如果軟體還能讓我們匯齣一些分析報告，那對後續的研究或應用也會有幫助。總之，軟體的光碟絕對是這本書的加分項，希望它的內容能夠物超所值，讓我們真的能夠「玩」得開心，學得紮實。