CN105827892B - 一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法，其特征是：所述的微扫描仪为单一结构，包括：GaN基LED光源、静电MEMS微执行器、MEMS微扭杆、p‑GaN电极、透镜。其中，GaN基LED光源生长在一个Si衬底上，透镜设置于GaN基LED光源上面，静电MEMS微执行器包括齿间相互交叉接触的固定齿梳和可动齿梳，MEMS微扭杆连接在静电MEMS微执行器上。使用时，通过静电MEMS微执行器带动微扭杆的转动，进而带动LED光源的转动进行扫描。本发明系统结构简单，易于校准和组装，使用携带方便。更加适合应用于便携式扫描仪中。
Description
技术领域
本发明涉及一种扫描仪技术领域，尤其涉及一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法。
背景技术
扫描仪是一种光、机、电一体化的高科技产品，它是将各种形式的图像信息输入计算机的重要工具，是继键盘和鼠标之后的第三代计算机输入设备。扫描仪具有比键盘和鼠标更强的功能，从最原始的图片、照片、胶片到各类文稿资料都可用扫描仪输入到计算机中，进而实现对这些图像形式的信息的处理、管理、使用、存储、输出等，配合光学字符识别软件还能将扫描的文稿转换成计算机的文本形式。市面上的扫描仪主要由上盖、原稿台、光学成像部分、光电转换部分、机械传动部分组成。
MEMS技术是融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术对微米和纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的一种高科技前沿技术。基于MEMS技术的各种器件由于具有体积小、功耗低、灵敏度高、重复性好、加工工艺稳定、成本低廉等优点，已被大量用于高精技术产业。近年来，基于MEMS技术的激光微扫描仪被研究并开发出来，这种MEMS激光微扫描仪采用激光作为光源，光学系统采用MEMS技术制作而成。虽然相对传统的扫描仪，上述MEMS激光微扫描仪其光学系统相对微型化，但是，由于其光源与光学系统是分离的，校准组装比较复杂，而且不方便携带。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法，简化系统结构，易于校准和组装，使用携带方便。
为了解决上述现有技术的技术问题，本发明采用以下技术方案。
本发明的一种微扫描仪，所述的微扫描仪为单一结构，其构件包括：GaN基LED光源、静电MEMS微执行器、MEMS微扭杆、p-GaN电极、透镜，所述的GaN基LED光源生长在一个Si衬底上；所述的透镜设置于所述的GaN基LED光源上面；所述的静电MEMS微执行器包括齿间相互交叉接触的固定齿梳和可动齿梳；所述的MEMS微扭杆连接在所述的静电MEMS微执行器上。
进一步的，所述的MEMS微扭杆的中间部位与所述的静电MEMS微执行器的可动齿梳相连接，其两端分别与p-GaN电极的两端相连接。
进一步的，所述的透镜粘附在所述的GaN基LED光源的正上方。
进一步的，所述的固定齿梳固定在Si衬底上，所述的可动齿梳设置于所述的GaN基LED光源的下方。
本发明的一种微扫描仪的GaN基LED光源的制备方法，包括以下步骤：
(1)在Si衬底晶片表面生长3微米厚的GaN薄膜；
(2)高速原子线对所述的GaN薄膜进行蚀刻；
(3)通过电子束气相淀积方法在所述的GaN薄膜上生长50纳米厚的二氧化铪薄膜；
(4)采用深层反应蚀刻方法对所述的具有3微米厚的GaN薄膜的Si衬底晶片进行蚀刻；
(5)采用溅射法，在所述步骤2)中GaN薄膜蚀刻的部位淀积10纳米厚的Ni/Au透明电极；
(6)采用溅射法，在所述的二氧化铪薄膜上淀积50纳米厚的Ni/Au p-GaN电极；
(7)第七步，在300V电压和400℃的环境下通过阳极键合技术对上述整个系统进行封装；
(8)第八步，再次通过深层反应蚀刻方法对Si衬底进行蚀刻。
与现有技术相比，本发明含有以下优点和有益效果：
1.本发明基于硅基氮化物的微扫描仪体积更加小，操作携带更加灵活方便。
2、现有技术中，通常是在蓝宝石基底上生长较高质量的GaN，但是蓝宝石是相对难以进行微细加工用的绝缘材料。本发明中，通过Si微加工技术在Si衬底上生长GaN基LED光源，使加工更为简易方便。
3、将GaN基LED光源与MEMS光学系统集成在一个芯片，集成度高，实现了扫描仪的微型化。
4、本发明的静电MEMS微执行器有固定齿梳和可动齿梳构成的齿梳状结构，固定齿梳连接在Si衬底上，可动齿梳位于GaN基LED光源下方，其中的MEMS微扭杆连接在静电MEMS微执行器上，转动时带动GaN基LED光源移动，实现扫描过程。从而使扫描仪的结构更为简洁。
附图说明
图1是本发明一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法的一实施例的结构示意图；
图2是本发明所述在Si衬底制备GaN基LED光源实施工艺的一实施例的流程图。
图3是本发明的一个实施例的透镜与GaN基LED光源的位置关系示意图。
图4是本发明的静电MEMS微执行器的一实施例结构示意图。
其中，1是Si衬底，2是GaN基LED光源，3是静电MEMS微执行器，4是MEMS扭杆，5是p-GaN电极，6是透镜，7是GaN薄膜，8是二氧化铪薄膜，9是Ni/Au透明电极，10是Ni/Au p-GaN电极，11是玻璃板，12是固定齿梳，13是可动齿梳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法的一实施例的结构示意图，图4是本发明的静电MEMS(Microelectromechanical Systems，微机电系统)微执行器的一实施例结构示意图。如图1和图4所示的微扫描仪为单一结构，其构件包括：GaN基LED光源2、静电MEMS微执行器3、MEMS微扭杆4、p-GaN电极5、透镜6。其中，所述的GaN基LED光源2生长在一个Si衬底1上。
图3是本发明的一个实施例的透镜与GaN基LED光源的位置关系示意图。如图3所示，透镜6设置于所述的GaN基LED光源2上面；所述的静电MEMS微执行器3包括齿间相互交叉接触的固定齿梳12和可动齿梳13；所述的MEMS微扭杆4连接在所述的静电MEMS微执行器3上。
图4是本发明的静电MEMS微执行器的一实施例结构示意图。从图4中可看出，静电MEMS微执行器3是由包括固定齿梳12和可动齿梳13构成的梳状结构。
所述的MEMS微扭杆4的中间部位与所述的静电MEMS微执行器3的可动齿梳13相连接，其两端分别与p-GaN电极5的两端相连接。微扫描仪工作时，通过静电MEMS微执行器带动MEMS微扭杆的转动，进而带动GaN基LED光源的转动进行扫描。
所述的透镜6可以完全粘附在所述的GaN基LED光源2的正上方。
另外，所述的固定齿梳12固定在Si衬底1上，所述的可动齿梳13设置于所述的GaN基LED光源2的下方。
图2是本发明所述在Si衬底制备GaN基LED光源实施工艺的一实施例的流程图。图2所述的GaN基LED光源的制备方法如下：
包括以下步骤：
a.在Si衬底晶片表面生长3微米厚的GaN薄膜；
b.高速原子线对所述的GaN薄膜进行蚀刻；
c.通过电子束气相淀积方法在所述的GaN薄膜上生长50纳米厚的二氧化铪薄膜；
d.采用深层反应蚀刻方法对所述的具有3微米厚的GaN薄膜的Si衬底晶片进行蚀刻；
e.采用溅射法，在所述步骤2)中GaN薄膜蚀刻的部位淀积10纳米厚的Ni/Au透明电极；
f.采用溅射法，在所述的二氧化铪薄膜上淀积50纳米厚的Ni/Au p-GaN电极；
g.在300V电压和400℃的环境下通过阳极键合技术对上述整个系统进行封装；
h.再次通过深层反应蚀刻方法对Si衬底进行蚀刻。
综上所述，本发明所述的一种微扫描仪及其GaN基LED光源的制备方法，与现有技术相比，用集成了的静电MEMS微执行器和MEMS微扭杆替代了现有扫描仪中由步进电机、皮带、齿轮等组成的机械传动部分，并将它们与GaN基LED光源、透镜集成在一起，形成微小器件，大大减小了扫描仪的体积，简化了系统结构，使用起来也更加方便灵活。而且其光源的加工方法，简单易行。
Claims (5)
1.一种微扫描仪，其特征在于：所述的微扫描仪为单一结构，其构件包括：GaN基LED光源(2)、静电MEMS微执行器(3)、MEMS微扭杆(4)、p-GaN电极(5)、透镜(6)，所述的GaN基LED光源(2)生长在一个Si衬底(1)上；所述的透镜(6)设置于所述的GaN基LED光源(2)上面；所述的静电MEMS微执行器(3)包括齿间相互交叉接触的固定齿梳(12)和可动齿梳(13)；所述的MEMS微扭杆(4)连接在所述的静电MEMS微执行器(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种微扫描仪，其特征是：所述的MEMS微扭杆(4)的中间部位与所述的静电MEMS微执行器(3)的可动齿梳(13)相连接，其两端分别与p-GaN电极(5)的两端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种微扫描仪，其特征是：所述的透镜(6)粘附在所述的GaN基LED光源(2)的正上方。
4.根据权利要求1所述的一种微扫描仪，其特征是：所述的固定齿梳(12)固定在Si衬底(1)上，所述的可动齿梳(13)设置于所述的GaN基LED光源(2)的两侧。
5.一种微扫描仪的GaN基LED光源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在Si衬底晶片表面生长3微米厚的GaN薄膜；
2)高速原子线对所述的GaN薄膜进行蚀刻；
3)通过电子束气相淀积方法在所述的GaN薄膜上生长50纳米厚的二氧化铪薄膜；
4)采用深层反应蚀刻方法对所述的具有3微米厚的GaN薄膜的Si衬底晶片进行蚀刻；
5)采用溅射法，在所述步骤2)中GaN薄膜蚀刻的部位淀积10纳米厚的Ni/Au透明电极；
6)采用溅射法，在所述的二氧化铪薄膜上淀积50纳米厚的Ni/Au p-GaN电极；
7)在300V电压和400℃的环境下通过阳极键合技术对整个系统进行封装；
8)再次通过深层反应蚀刻方法对Si衬底进行蚀刻。
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