本文關鍵詞：用于聲表面波器件制備的激光直寫光刻工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聲表面波(surface acoustic wave,簡稱SAW)是一種沿著壓電材料表面產(chǎn)生和傳播的彈性波,在電子信息傳播、血細胞分離、化學試劑驅動等領域的應用都非常廣泛。SAW在片上實驗室(lab-on-a-chip)的應用,尤其是在生物醫(yī)學方面應用SAW驅動液滴的研究已然成為未來主流趨勢。鈮酸鋰晶體(LiNbO3,LN)良好的機電耦合系數(shù)和溫度系數(shù)使它成為制作SAW器件的理想基底材料。叉指換能器(Interdigital Transducer,簡稱IDT)是SAW器件的核心部件,在LN晶體表面制作IDT能夠有效地激勵聲表面波,聲表面波沿著LN表面進行傳播,遇到液體后會產(chǎn)生漏聲表面波,對液體產(chǎn)生作用力。本論文中詳細論述了以YZ-LiNbO3為基底材料,利用激光直寫光刻工藝制作聲表面波驅動器的研究。實驗方案是:在Li NbO3表面制作單層正性光刻膠,通過激光直寫光刻工藝在正光刻膠上光刻出IDT形狀的凹槽,然后在具有IDT凹槽圖形的光刻膠表面鍍金屬膜,通過剝離正光刻膠得到叉指換能器,最后實現(xiàn)IDT的電路匹配連接。首先,設計開發(fā)了全自動激光直寫光刻實驗平臺,平臺由激光光路和計算機控制電路兩部分組成。405nm激光光束通過快門、直徑1mm的光闌和顯微鏡照射到步進電機原點,實現(xiàn)了激光的精準傳播;利用Visual Basic語言編程,設計步進電機的運動模式、路徑和快門的運行狀態(tài),實現(xiàn)了計算機程序全自動控制IDT圖形光刻。通過實驗探索和優(yōu)化,得到光刻線條寬度5μm—70μm的IDT圖形的最佳參數(shù):雙面拋光YZ-LiNbO3、光刻膠旋涂速度1600—3000r/min、干燥溫度75℃、干燥時間25min、光刻速度400—800p/s、光強5—40μW、離焦10°—120°、不同光強對應的顯影時間等。其次是電極制作部分,通過真空蒸鍍技術、磁控濺射技術和離子濺射技術在光刻膠-LiNb O3表面鍍金、鋁等金屬薄膜制作IDT電極。實驗首次提出倒置光刻膠-LiNb O3方法進行激光直寫光刻,創(chuàng)新地探索出單層光刻膠截面上窄下寬的梯形凹槽結構,這種凹槽結構對剝離工藝起著至關重要的作用,經(jīng)過超聲輔助剝離后得到IDT。通過研究真空離子濺射和真空磁控濺射工藝的真空度、濺射時間和濺射溫度等參數(shù),制作出良好的IDT。實驗最后進行了聲表面波驅動器與外電路的阻抗匹配連接,利用激光直寫光刻工藝實現(xiàn)了聲表面波器件的制作。
【關鍵詞】：聲表面波 叉指換能器 激光直寫光刻工藝 梯形凹槽結構
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN65;TN305.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聲表面波微驅動器件研究的歷史與現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 聲表面波器件的歷史11
• 1.2.2 國內(nèi)外聲表面波微驅動器的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-16
• 第二章 聲表面波驅動器的理論基礎16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 聲表面波簡介16-17
• 2.3 聲表面波與壓電材料17-23
• 2.3.1 壓電材料的壓電效應18-20
• 2.3.2 壓電材料的選擇20-21
• 2.3.3 鈮酸鋰晶體的壓電性質21-23
• 2.4 本章總結23-24
• 第三章 激光直寫光刻工藝研究及實驗平臺設計開發(fā)24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 激光直寫光刻工藝方案研究24-34
• 3.2.1 叉指換能器的參數(shù)設計25-26
• 3.2.2 激光直寫光刻工藝方案研究26-34
• 3.3 激光直寫程控光刻平臺設計與開發(fā)34-38
• 3.4 本章總結38-40
• 第四章 激光和步進電機對光刻參數(shù)的影響40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 光刻參數(shù)探索40-54
• 4.2.1 程控光刻路線設計40-42
• 4.2.2 激光功率與光刻線寬的關系42-46
• 4.2.3 晶片離焦與光刻線寬的關系46-51
• 4.2.4 光刻膠倒梯形邊緣形成51-54
• 4.3 本章總結54-56
• 第五章 叉指電極制作工藝56-66
• 5.1 引言56-57
• 5.2 真空蒸鍍工藝制作IDT57
• 5.3 真空磁控濺射工藝制作IDT57-60
• 5.4 真空離子濺射工藝制作IDT60-63
• 5.5 叉指換能器電路連接63-64
• 5.6 本章總結64-66
• 第六章 結論66-68
• 參考文獻68-72
• 附錄72-84
• 研究生期間所取得的相關科研成果84-86
• 致謝86-87

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  本文關鍵詞：用于聲表面波器件制備的激光直寫光刻工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：254848