基于偏晶向(111)硅基的MOEMS掃描光柵微鏡關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、MOEMS掃描光柵微鏡是微型光譜儀的核心掃描分光器件，其衍射效率、分辨能力、最大掃描角度以及掃描運(yùn)動的穩(wěn)定性等特性決定了微型光譜儀的整體性能。論文以微型近紅外光譜儀為具體應(yīng)用對象，開展一種集分光、掃描、角度傳感功能于一體的 MOEMS掃描光柵微鏡的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究，具有十分重要的科學(xué)意義和明確的應(yīng)用需求。
　　論文針對高衍射效率、高穩(wěn)定性、低成本的 MOEMS掃描光柵微鏡的迫切需求，提出了一種基于偏晶向（111）硅基的一體化

2、集成閃耀光柵、掃描微鏡和角傳感器的 MOEMS掃描光柵微鏡新結(jié)構(gòu)；開展了相關(guān)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究；突破了基于偏晶向（111）硅基的閃耀光柵、掃描微鏡、角傳感器的集成設(shè)計(jì)方法與關(guān)鍵加工技術(shù)，成功研制出原理樣機(jī)；研究了 MOEMS掃描光柵微鏡的測試方法，完成了原理樣機(jī)的性能測試與分析：諧振頻率為550.58 Hz，驅(qū)動電壓1000mV時的掃描角度為±6.34°，角度傳感器靈敏度為0.9654mV/°，在波長點(diǎn)1392nm處的光柵衍射效率為71

3、%，分辨率為18nm。
　　論文的主要研究工作是：
　?、俜治隽藝鴥?nèi)外 MOEMS掃描光柵微鏡的研究現(xiàn)狀及存在的科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)問題，確定了MOEMS掃描光柵微鏡的總體研究方案；
　?、谔岢隽艘环N基于偏晶向（111）硅基的MOEMS掃描光柵微鏡新結(jié)構(gòu)?；诠鈱W(xué)、力學(xué)和電磁學(xué)理論，研究了閃耀光柵的光學(xué)特性，建立了 MOEMS掃描光柵微鏡的運(yùn)動模型，分析了 MOEMS掃描光柵微鏡的電磁驅(qū)動和電磁角傳感的結(jié)構(gòu)與工作原理；

4、>　　③分析影響閃耀光柵衍射效率和分辨能力等性能的主要因素，完成了閃耀光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；分析影響 MOEMS掃描光柵微鏡諧振頻率、掃描角度等性能的主要因素，完成了微鏡結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)；研究外加磁場、線圈尺寸及匝數(shù)對驅(qū)動力和傳感器靈敏度的影響，完成了電磁驅(qū)動器和電磁角傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)；
　　④完成了光刻掩膜版圖和加工工藝流程的設(shè)計(jì)；采用各向異性濕法刻蝕閃耀光柵、ICP干法刻蝕工藝釋放可動結(jié)構(gòu)、電鍍和離子注入工藝制作金屬線圈等