基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征(英文)

摘要

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性,提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法,对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟,得到了相应的阈值电压和吸合电压,并提出了几种新的折叠梁结构,以进一步改善器件的机电耦合特性;通过力学分析,从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率,获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制;最后,利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响,并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度．理论模拟与实验研究表明,基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压,提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．