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本论文提出了一种集成有永磁体薄膜的扭转式微执行器结构和全套加工工艺流程,并针对工艺过程中出现的永磁性材料工艺兼容性问题提出了对应的解决方案。制备出的集成永磁体薄膜的扭转式微执行器,既可以作为微型磁场调控器件,用于鸟类地磁导航的研究和鸟类生物飞行器控制系统的应用,也可以采取外磁场驱动的方式,作为电磁驱动式的光学扫描微镜使用。 本论文中所设计的平板电容扭转式微执行器基于电镀工艺和KOH湿法腐蚀工艺的方法制备,相比于传统基于SOI衬底和深刻蚀(DRIE)技术的工艺流程具有制备方法简单,成本低廉等优势。在平板电容式微执行器的制备工艺基础上,提出了永磁体薄膜与微执行器的集成化加工方案,制备出低功耗和磁场强度与方向连续可调的微型磁场调控器件。针对加工工艺中永磁体薄膜的腐蚀兼容性问题,在不改变工艺材料的情况下提出了三明治保护层结构的解决方案。在三明治保护结构的具体工艺实现中,提出了无版曝光双层胶工艺组合和厚胶复用工艺组合两种全套解决方案。无版曝光双层胶工艺组合是一种自对准的工艺方法,适用于常规厚度的永磁体薄膜和其他功能材料的三明治保护结构制备;厚胶复用工艺组合适用于较厚的永磁体薄膜和其他功能材料的三明治保护结构制备,经过改进后的厚胶复用工艺能够提供更高的工艺稳定性和器件可靠性。这两种工艺流程组合在不改变工艺材料,不增加工艺复杂性的前提下,提高了工艺的整体兼容性,为永磁体薄膜和其他功能材料与微执行器的集成化加工提供了全套解决方案。采用无版曝光双层胶工艺组合,成功制备出集成有厚度为5μm永磁体薄膜的微型磁场调控器件;而采用厚胶复用工艺组合,器件中永磁体薄膜的厚度可以增加到15μm。 本论文中对平板电容扭转式微执行器载体进行了静电驱动转角特性的测试,实测的微执行器转角与之前的理论分析预测相吻合。对制备的微型磁场调控器件进行了永磁薄膜的性能测试和磁场调控能力的分析,结果表明器件的镜面结构可以在0~18°之间进行连续偏转,而Pull-in偏转角可以达到54.7°,这种微型磁场调控器件具有连续的磁场强度和方向调控能力,调制的磁场强度与地磁场强度量级相当,适用于基于磁场改变的鸟类生物飞行器控制系统的应用。同时针对鸟类生物飞行器控制系统的应用,对微型磁场调控器件进行了改进和优化,并在系统层级提出了阵列化操作的改进方案。 集成有永磁体薄膜的平板电容扭转式微执行器,也可以采用外磁场驱动的方式,作为电磁驱动式光学扫描微镜使用。相比于传统基于SOI衬底和深刻蚀工艺的电磁驱动式光学扫描微镜,这种器件具有加工工艺简单,成本低廉等优点。同时,在器件性能方面,由于集成了硬磁性的薄膜材料,这种光学微镜具有双向驱动的特性,测试结果表明,当驱动电流在-500mA到500mA之间变化时,光学扫描微镜能够在-15°到15°之间进行连续偏转,并且偏转角度随驱动电流变化的线性度非常好。这种电磁驱动式的光学扫描微镜能够进行大范围的双向扫描,在微型化的OCT医疗系统的应用中具有一定的优势。