【摘 要】
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光器件在硅基衬底上的集成是目前光电集成领域的研究热点。采用传统的拾取/放置装配方式对光功能微元件进行集成容易受粘结效应的影响。自组装技术具有的非接触特点能够很好
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光器件在硅基衬底上的集成是目前光电集成领域的研究热点。采用传统的拾取/放置装配方式对光功能微元件进行集成容易受粘结效应的影响。自组装技术具有的非接触特点能够很好的克服粘结效应这一缺陷,有望实现更高的集成效率。在毛细作用力驱动的自组装技术中,绑定点几何形状的优化设计是提高自组装成功率的关键因素之一。本文通过仿真分析,预测了不同尺寸和形状的绑定点对薄膜光探测器自组装效果的影响。在毛细作用力驱动的自对准过程中,器件与主基板之间的毛细作用是实现微元件精确定位和定向的关键因素。因此,通过分析自对准过程中器件受到的毛细作用力和力矩,可以有效的预测器件的自对准效果。本文通过有限元分析软件Surface Evolver.对薄膜光探测器的自对准过程建立了仿真模型。通过分析,我们发现绑定点尺寸较大时,粘合剂对器件的毛细作用力和力矩均较大,预测其自对准效果相对较好。对于不同的绑定点形状,粘合剂的作用效果也有较大区别。文中设计的三种绑定点形状中,圆形和三角形(顶角朝内)绑定点对器件的毛细作用力和力矩均较大,预测其自对准效果相对较好。自对准过程中,器件易受到流体扰动力的影响,文中根据其在自对准过程中受到的最大毛细作用力,分析了不.同绑定点尺寸和形状的器件抵抗流体扰动的能力。在Surface Evolver仿真中,对于不同的绑定点形状都要重新建模,过程较为繁琐。通过简化模型可以对不同绑定点形状的自对准效果进行统一分析。根据简化模型,文章用Matlab分析了两端绑定点间距和形状不同时器件的自对准效果。通过分析,预测两端绑定点间距较大时,器件的自对准效果较好,但是间距增大到一定程度后,自对准效果将不会再有明显的提高。考虑到薄膜器件有可能需要区分正负极的情况,文章将两端绑定点设计成不对称形状和互补的形状。通过分析,预测互补形状能够更好的避免器件在自对准过程中出现正负极反接的情况。本文通过仿真分析预测了绑定点尺寸、形状等参数对薄膜光探测器自对准效果的影响。这些结论能够对实际器件的制备及组装提供参考,有助于提高设计效率和组装效率。
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