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基于硅的湿法腐蚀特性仿真与制作微折射结构

作　者: 李斌
导　师: 张新宇
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 各向异性腐蚀微折射结构仿真贪心算法凹微镜阵列波前结构
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

硅在氢氧化钾溶液中呈各向异性腐蚀特性,利用此特性可以制作多种非球面、非对称的微光学折射结构。通过计算机对此特性进行模拟与仿真,可以便捷高效地输出各工艺阶段所需的参数与数据,并可以仿真出最终的结构形貌。本文基于上述特性,在VC6.0环境下,建立了硅各向异性腐蚀的数学模型并加以实现。通过此模型,可以对多种球面、非球面连续轮廓(折射结构)进行仿真并输出数据和参数。结合OpenGL技术,实现了三维轮廓的动态仿真。工艺实验表明利用此模型输出的数据进行器件制作,其实际结果与仿真结果基本一致,器件的表面粗糙度可以达到光学镜面要求并具有良好的光学性能。利用此方法制作微结构,无论是在计算机仿真阶段还是工艺阶段,最重要的都是版图数据,这些数据是影响最终腐蚀出的器件轮廓的决定性因素。在计算机仿真中,利用贪心算法的思想设计了一套结构生成算法用以计算和生成版图。此方法较传统方法而言,可以有效减小误差。器件的设计流程是:(一)输入期望的轮廓,设定一系列参数,通过程序得到版图数据并仿真得出最终腐蚀出来的轮廓;(二)根据程序输出的版图数据制作光刻掩模版;(三)通过单步光刻和两步湿法腐蚀制作所期望的图形轮廓。本文利用此算法设计实现了两种类型的折射微结构:即512×512元的凹透镜阵列以及系列波前结构,并对它们的表面轮廓、粗糙度和光学性能等进行了测试与分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 微光学结构制作技术的发展  10-13
  1.3 课题来源及论文主要工作  13-15
2 硅各向异性湿法腐蚀特性建模与仿真  15-40
  2.1 硅各向异性湿法腐蚀特性  15-18
  2.2 硅湿法腐蚀速率  18-24
  2.3 微结构建模  24-31
  2.4 软件系统的设计和实现  31-39
  2.5 本章小结  39-40
3 凹透镜阵列的制作  40-57
  3.1 引言  40
  3.2 结构仿真与设计  40-44
  3.3 工艺制作  44-49
  3.4 测试  49-56
  3.5 本章小结  56-57
4 复杂波前折射结构  57-66
  4.1 引言  57
  4.2 结构仿真与设计  57-60
  4.3 工艺制作  60-61
  4.4 测试  61-65
  4.5 本章小结  65-66
5 结论与展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
附录I 攻读硕士期间发表的论文  73-74
附录II 程序主要代码  74-79

基于硅的湿法腐蚀特性仿真与制作微折射结构

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