一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值.本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成.由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转.测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能.     

一种新型静电驱动的单轴扭转微镜

基于MEMS技术的微镜在投影显示、光学扫描和光通信等领域中都具有重要的应用价值。本文提出了一种新型的静电驱动的单轴扭转微镜,这种MEMS微镜采用标准体硅工艺和绝缘连接工艺制成。由于驱动力作用线和扭转中心之间存在一定的距离,使得微镜在梳齿驱动器的横向静电力驱动下,发生一定角度的扭转。测试中发现了微镜初步设计中的薄弱环节,经过改进后可望进一步改善微镜的性能。     

复合静电驱动结构致动的内旋转微镜

报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390～410V和140～160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为～1.98dB.     

一种新型3D微镜结构的静电驱动电压特性分析

介绍了一种新型3D静电驱动微镜结构,对结构的下电极形状进行了改进,分析和比较了它们的几何参数与驱动电压之间的关系。通过理论分析表明,在其他几何参数一致的情况下,方形下电极单极板微镜结构的驱动电压比1/4圆形下电极单极板微镜结构的驱动电压小。     

一种基于磁扭转的微镜电流传感器力学特性分析

提出一种通过扭转引起光强变化来检测电流的磁敏传感器结构,包括扭转微镜结构和光检测部分。分析了传感器的磁敏原理和力学理论,根据结构设计综合考虑给出了传感核心部件的结构参数,通过仿真获得不同电流下扭转力矩与扭转角度、各结构参数的关系曲线,最后通过实验验证了分析的干扰信号的合理性,所要测量的交变电流信号跟测得的光强信号成正比,表明该电流传感器具有一定的实际应用价值。     

一种新型三轴电容式加速度计的设计分析

设计了一种新型结构的体硅工艺梳齿电容式加速度计,该设计采用2个检测质量块,分别检测水平方向和垂直方向的加速度。x,y水平方向不对称梳齿的设计,消除了z轴对水平轴向加速度的干扰,同时z轴支撑梁的设计,解决了水平轴向对z轴的干扰。电容的差分结构有利于提高加速度计的检测性能。用Ansys仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,理论上验证了所提出的三轴电容式加速度计整体结构的可行性。     

基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器

设计并制作出了一种基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器。MEMS静电驱动器采用垂直梳齿驱动技术,驱动硅微反射镜沿其法线方向的垂直平移运动以实现入射光波的光相位调制。MEMS静电微镜驱动器与光纤准直器耦合构成MEMS光纤相位调制器,避免了拉伸光纤或改变折射率的困难,具有MEMS技术批量制造、低成本等优势。采用MEMS工艺成功制作出MEMS光纤相位调制器,并实现Michelson光纤干涉仪。利用ASE宽带光源对光纤相位调制器的静态调制特性进行测试,采用Michelson光纤干涉仪对光纤相位调制器的动态调制特性进行测试,结果表明,MEMS光纤相位调制器50V偏压实现了1 550nm光波的2π相位调制,当器件谐振频率为7.15kHz以及交、直流电压幅值分别为12.5V时,响应幅值可达6.8μm,可以实现多个2π的相位的正弦调制。     

三层平板静电驱动MEMS微镜

驱动电压过高是MEMS微镜需要解决的重点问题。根据平板静电驱动器原理,设计了一种新型三层电极平板结构的静电驱动MEMS微镜,分析了此微镜系统的静态特性和动态特性。此微镜系统的设计驱动电压为6.3V,动态响应时间达到1.2ms。     

复合静电驱动结构致动的内旋转微镜

报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390～410V和140～160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为～1.98dB.     

一种新型并联梳齿驱动的静电型微继电器

介绍了一种新型的、利用并联梳齿结构驱动的静电型微继电器及其制造工艺.通过优化并联梳齿结构的几何尺寸,可以使微继电器的阈值电压降低到5V.该微继电器的主体部分使用一套表面牺牲层标准工艺制造,同时,使用溅射工艺制作Au接触电极,可以使接触电阻降到100 mQ以下,增加了微继电器的使用寿命.由于该微继电器的驱动电压和制造工艺都和普通集成电路的驱动电压和制造工艺相兼容,因此两者在产业化生产中可以很容易地被集成在同一芯片上.     

微机电系统扭转微镜面驱动器的研制

提出了一种新颖的采用键合减薄工艺制作的微机电系统扭转微镜面驱动器,该种微镜面驱动器工艺制作简便可行.通过对研制的微镜面驱动器进行测试,该驱动器在18V驱动电压时可以达到0.3°的扭转角度,微镜面的频率响应时间小于1ms.同时该驱动器具有较大的微反射镜面,面积达到600μm×700μm,试验结果表明微镜面驱动器将可以应用于光通信领域.     

基于数字微镜器件的朗契检验

将传统的朗契检验原理、数字微镜器件和同位相探测方法结合起来,快速、较高精度地检测球面非球面透镜或大量值波像差.用数字微镜器件作为记录介质,代替普通的照相胶片,实时记录计算全息图.实验时先通过编制的程序,在计算机的控制下,在小数字微镜器件上显示一个光栅图像.然后将此小数字微镜器件放入朗契检验装置中.通过程序让光栅像移动与转动,并相应拍摄一系列朗契图像.最后进行分析计算.它的优点是代替普通的光学光栅和步进电机,并在测试中不要实际地移动与转动光栅.这样去除了因电机移动和光栅转动引起的测量误差,节省了时间.分析了数字微镜器件在光电测试中的应用特性.用同位相探测方法对球面进行了测量与计算,并进行了此球面的波面复原,给出了波像差的二维、三维图.     

数字微镜纳米接触粘着力研究

针对由于尺寸效应导致粘着力对微电子机械性能影响的问题,建立了数字微镜的弹性片同基底之间纳米接触的物理模型。根据Hamaker三个假设和Lennard-Jones势理论,用连续方法推导出弹性片同基底之间粘着力的力学模型,并得到数值结果。仿真出粘着力同接触间距以及弹性变形的关系,数值结果和仿真结果同相关实验一致,从而得出粘着力在微电子机械中不可忽略的结论,为纳米碰撞及纳米摩擦、纳米接触的进一步研究提供了理论基础。     

阵列光开关驱动结构制作工艺的研究

采用KOH溶液湿法腐蚀制作阵列光开关的微反射镜上电极.腐蚀表面的不平整影响了光开关的驱动扭臂结构的制作.采用合理配比的HF,HNO3和CH3COOH腐蚀剂对制作的微反射镜阵列硅片进行抛光处理,抛光后微反射镜表面和腐蚀的(110)面均有较大的改善,并且抛光不影响器件的结构,最后制作出了均匀一致的光开关阵列扭臂驱动结构.     

Analysis of the effective reflectance of digital micromirror devices and process parameters for maskless photolithography

The evaluation of the effective reflectance of digital micromirror devices (DMD) is used to predict exposure doses in optical maskless photolithography applications. The effective reflectance is determined by multiplying the diffraction efficiency by the reflectance of the DMD in a dynamic mode. The diffraction efficiency is calculated using multiple slit diffraction theory and the two-dimensional grating equation for the wavelengths of the lithography sources, G-line (436 nm), H-line (405 nm), and I-line (365 nm). The diffraction efficiency is also used to determine the optimized dimensions of a DMD’s pitch size. The reflectance of the DMD in a dynamic mode linearly decreases as the frame rate increases, dropping by ∼8% at a frame rate of 16,000 frames per second. The process parameters are analyzed in the terms of spot overlap and blur, which can have an effect on pattern quality. The spot overlap tends to increase with the frame rate of DMD, and it decreases with the stage speed. The spot blur, analyzed as a function of the illumination time and stage speed, also shows proportional behavior with those parameters.     

用于纳米操作的硅基集成式微型 xy 定位平台

针对纳米级定位平台小型化和高定位精度的要求,基于体硅工艺研制出一种集结构、驱动和位移检测一体化的集成式微型纳米级xy定位平台.采用体硅双面深度反应离子刻蚀(DRIE)技术释放出高深宽比的静电梳齿驱动器、检测梁及定位平台结构.由于定位平台属于面内运动,为了提高面内运动位移榆测的灵敏度提出了一种利用离子注入工艺和DRIE技术相结合制作检测梁侧壁压阻的方法.并利用该侧壁压阻工艺成功地把基于侧壁压阻式的位移传感器集成到微型xy定位平台上.实验测试表明,位移传感器的灵敏度优于1.17mV/μm,线形度优于0.814%,当驱动电压取30V时,定位平台的单轴输出位移可达±10/μm,并且定位平台x方向和y方向上的位移耦合量非常小;在空气条件下测得定位平台的一阶固有频率为983Hz.