[發明專利]一種基于硅基氮化物的可變光分布器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201710244778.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107188112B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 胡芳仁;張雪花
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發明公布了一種基于硅基氮化物的可變光分布器件及其制備方法，包括：透鏡、量子阱GaN、P?GaN、N?GaN、EL電極、GaN基LED光源、靜電MEMS微執行器、Si襯底。所述的基于GaN的LED光源是生長在Si襯底上，所述的透鏡完全粘附在GaN基LED光源的正上方，所述的靜電MEMS微執行器，包括由固定齒梳和可動齒梳構成的齒梳狀結構，其中：固定齒梳連接在Si襯底上，可動齒梳與GaN基LED光源固定在一起，LED光源在可動齒梳的正上方。通過施加電壓，Si基GaN?LED在梳齒驅動器的作用下，在Si襯底平面做橫向移動。當GaN基LED平行移動到透鏡的光軸方向時，經過GaN基LED的準直光束將以與Si襯底平面成一定比例的角度偏轉。該裝置可用于定向照明，自由空間光通信以及機器人光學傳感器等領域。

技術領域

本發明涉及一種可變光分布器件，尤其是一種基于硅基氮化物的可變光分布器件及其制備方法。

背景技術

微機電系統(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微電子機械系統、微系統、微機械等，是在微電子技術(半導體制造技術)基礎上發展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術制作的高科技電子機械器件。MEMS技術是融合多種微細加工技術，并應用現代信息技術對微米和納米材料進行設計、加工、制造、測量和控制的一種高科技前沿技術。基于MEMS技術的各種器件由于具有體積小、功耗低、靈敏度高、重復性好、加工工藝穩定、成本低廉等優點，已被大量用于高精技術產業。然而，目前主要通過鍵合技術將Si基MEMS微機電系統與光源集成為一個完整的器件，2008年Kimura等人提出了幾種微光學系統鍵合技術。然而單片集成是未來最理想的集成方式。

另一方面，隨著科學技術的飛速發展，GaN半導體已經成為很有潛力的新型光源。1991年實現了基于GaN/藍寶石的高亮度的LED；1996年實現基于GaN/藍寶石的激光器；1998年基于GaN/Si的LED被報道；2000年基于GaN/藍寶石的LED的市場已經擴大到750億日元；2007年基于GaN/Si的LED樣品走向市場。

但在現有技術中，仍主要是通過鍵合技術將Si基MEMS微機電系統與光源集成為一個完整的器件，這種鍵合技術限制了器件的集成化和微型化，結構復雜、工藝繁瑣、制作成本高、性能差。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種基于硅基氮化物的可變光分布器件及其制備方法，將光源和Si基MEMS器件集成在一個芯片上，實現了器件的集成化和微型化，其結構簡單，加工工藝簡單且穩定，成本低廉。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種基于硅基氮化物的可變光分布器件，其特征在于，包括：透鏡、GaN基LED光源、Si基襯底、靜電MEMS微執行器；所述的GaN基LED光源生長在Si基襯底上；所述的透鏡完全粘附在GaN基LED光源上；所述的靜電MEMS微執行器包括由固定齒梳和可動齒梳構成的梳狀驅動器；所述的固定齒梳連接在Si基襯底上，可動齒梳固定設置于GaN基LED光源下方；通過施加電壓，GaN基LED光源在梳狀驅動器的作用下，在Si基襯底平臺上做橫向移動；當GaN基LED光源平行移動到透鏡的光軸方向時，經過GaN基LED光源所發出的準直光束，以與Si基襯底平面成比例的角度偏轉。

進一步的，所述的GaN基LED所在的Si基襯底平臺由四根彈簧行支撐。每個彈簧長500μm，寬10μm。

進一步的，所述的靜電MEMS微執行器，在施加電壓為100V時的位移可達50μm。

進一步的，所述的Si基襯底平臺尺寸為2mm×2mm，靜電MEMS微執行器尺寸為4mm×4mm。

進一步的，所述的透鏡尺寸R＝396.7μm，f＝833.6μm。

本發明的一種基于硅基氮化物的可變光分布器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：