基于硅基氮化鎵的靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和仿真分析.pdf

《基于硅基氮化鎵的靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和仿真分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、單位代碼：１０２９３密級：‘＾弓？部＾主今嗦著１碩女《像訟Ａ％．曜＇．＇＾ｈ－－—－，７■年＞－ＴＪ，ｆｌ論文題目：基于趕基氮化錠的靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和仿真分析學(xué)號］０１２０３０９２６姓名鄭煌曼導(dǎo)師胡芳仁教授學(xué)科專業(yè)光學(xué)工程硏究方向化電子器件申請學(xué)位類別工學(xué)碩ｄ：論女提交日期２０１５年３月？■；＇■．ｒ－？＇■－｜ｉＨ如？．＇．、．、、Designandsimulationana

2、lysisofelectrostaticcomb-driveactuatorsbasedonSi-basedGaNThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhengHuangyanSupervisor:Prof.HuFangrenMar2015南京郵電大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)化論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研巧工作及取得的研巧成果。盡我所知，除了文中特別加標(biāo)注和致謝的地

3、方外，論文中不包含其化人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它教育化構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝患。…切相關(guān)的法律責(zé)任本人學(xué)位論文沒涉及相關(guān)資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)。研巧生簽名；誕名日期：識專礎(chǔ)如南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可保留并向國家有關(guān)部ｎ或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔；化許論文被查閱和借網(wǎng)；可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索：可科采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保

4、存、匯編本學(xué)位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文一致的內(nèi)容相。論文的公布（包括刊登）授權(quán)南京郵電大學(xué)研巧生院辦理。涉密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書。耐、＊Ｍ研巧生簽名：導(dǎo)師簽名日期：．耗ｙ氣摘要光微機(jī)電系統(tǒng)作為微機(jī)電系統(tǒng)的重要分支，已經(jīng)在日常生活和工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著光電子器件的多功能化、小型化、集成化以及光通信技術(shù)的發(fā)展，光微機(jī)電系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的發(fā)展。與此同時(shí)，基于氮化鎵半導(dǎo)體材料而開發(fā)的發(fā)光二極管(LED)和激光二極管（LD）已經(jīng)進(jìn)入市場，而且其市場前景巨大。因此把具有連續(xù)波長分布的氮化物發(fā)光器件集成到硅基光微機(jī)電

5、系統(tǒng)從而制備新型光微系統(tǒng)或光電子器件成為一個(gè)具有廣闊前景的新研究領(lǐng)域。微驅(qū)動(dòng)器作為光微機(jī)電系統(tǒng)中的一個(gè)核心組成部分，由于氮化鎵材料在光微機(jī)電系統(tǒng)中具有重大的應(yīng)用前景，對基于氮化鎵微驅(qū)動(dòng)器的研究是必不可少的。在微驅(qū)動(dòng)器中，由于靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、制作工藝成熟等特點(diǎn)在微機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。本文對基于硅基氮化鎵的靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器展開研究分析。首先概述了微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)，介紹了課題的相關(guān)研究背景和意義，對靜電微驅(qū)動(dòng)器以及基于氮化鎵的靜電微驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，詳細(xì)闡述了靜電微驅(qū)動(dòng)器的原理以及面臨的挑戰(zhàn)。然后利用有限元軟件COMSOLM

6、ultiphysics分別對二維和三維結(jié)構(gòu)的氮化鎵靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了建模仿真，在20V驅(qū)動(dòng)電壓下，兩種結(jié)構(gòu)的靜電微驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移大小分別為1.21μm和0.34μm。分析討論了微驅(qū)動(dòng)器主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及所施加的驅(qū)動(dòng)電壓對驅(qū)動(dòng)位移的影響。同時(shí)利用有限元模態(tài)分析方法對氮化鎵微驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了分析，得到了所設(shè)計(jì)的靜電梳狀微驅(qū)動(dòng)器的前六階模態(tài)的固有頻率以及相對應(yīng)的模態(tài)振型，并具體分析了各個(gè)模態(tài)的運(yùn)動(dòng)方向以及扭轉(zhuǎn)變形情況，通過結(jié)果的比較分析，得到了微驅(qū)動(dòng)器的工作模態(tài)，確定其固有頻率為58.6KHz。本文最后設(shè)計(jì)了一種基于硅基氮化鎵的靜電梳狀微

7、驅(qū)動(dòng)器的可調(diào)微鏡，通過改變施加的驅(qū)動(dòng)電壓方式，能夠?qū)崿F(xiàn)微鏡在水平面內(nèi)以及垂直方向上的正交可調(diào)，理論分析了這種正交驅(qū)動(dòng)情況下的耦合位移，然后通過仿真與非耦合情況下的驅(qū)動(dòng)位移進(jìn)行對比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在小電壓范圍內(nèi)，兩者的驅(qū)動(dòng)位移相差不大，但當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓增加后，由于邊緣電場的增強(qiáng)，導(dǎo)致耦合情況下的驅(qū)動(dòng)位移要大于非耦合情況下的驅(qū)動(dòng)位移。關(guān)鍵詞：微機(jī)電系統(tǒng)，靜電微驅(qū)動(dòng)器，氮化鎵，模態(tài)分析，微鏡IAbstractAsanimportantbranchofmicroelectromechanicalsystems,opticalmicroelectromech

8、anicalsystemshavebeenusedincommomlifeandindustry.Withthedevelopmentofthemul