CN220872772U - 一种基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压电微镜检测技术领域，尤其涉及基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，包括：衬底，所述衬底具有相对的正面及背面；底电极，所述底电极设置在衬底的正面，所述底电极具有相对的正面及背面；压电层，所述压电层设置在底电极的正面，所述压电层具有相对的正面及背面；顶电极，所述顶电极设置在压电层的正面，所述顶电极包括相互独立的第一驱动电极、第二驱动电极、自检测电极和温度检测电极，本实用新型采用铂电阻温度检测电极对微镜自检测的角度进行补偿，减小了检测误差，提高了检测精度。
Description
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及压电微镜检测技术领域，尤其涉及基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜。
背景技术
MEMS微镜在工作时需要实时监测微镜的偏转角度，以实现闭环控制。目前，对微镜的实时检测采用外部检测和自检测两种方式。外部检测需要额外的检测装置和机电系统，造成成本高、可靠性低、体积大等缺点。自检测方案可使检测结构和微镜一体化设计，可改善上述缺点。
然而，无论是静电式微镜的自检测还是压电式微镜的自检测，都存在由于驱动和检测为相同的材料体系(静电式为以硅基为主的半导体材料，压电式为各种压电材料)，因此驱动和检测结构具有相同的温度漂移系数。检测结构无法避免温度漂移带来的检测误差。
综上所述，本申请现提出一种基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜解决上述出现的问题。
实用新型内容
本实用新型旨在解决背景技术中提出的问题，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，为自检测结果提供温度补偿，消除温度漂移带来的检测误差。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，包括：衬底，所述衬底具有相对的正面及背面；底电极，所述底电极设置在衬底的正面，所述底电极具有相对的正面及背面；压电层，所述压电层设置在底电极的正面，所述压电层具有相对的正面及背面；顶电极，所述顶电极设置在压电层的正面，所述顶电极包括相互独立的第一驱动电极、第二驱动电极、自检测电极和温度检测电极。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述顶电极还包括第一焊盘，所述第一驱动电极与第一焊盘电性连接。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述顶电极还包括第二焊盘，所述自检测电极与第二焊盘电性连接。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述顶电极还包括第三焊盘，所述第二驱动电极与第三焊盘电性连接。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述顶电极还包括第四焊盘，所述温度检测电极与第四焊盘电性连接。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述自检测电极的水平横截面为扇形。
根据本实用新型实施例提出的所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，所述温度检测电极的水平横截面为“L”型。
下面根据本实用新型的实施例及附图来详细描述本实用新型的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提出的压电微镜的结构示意图；
图2为图1的结构爆炸图；
图3为图2中顶电极的结构示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图4的另一种实施例的结构示意图；
图6为图4的另一种实施例的结构示意图；
图7为图1的另一种实施例的结构示意图。
附图标记中：1.衬底；101.底硅；102.埋氧层；103.顶硅；2.底电极；3.压电层；4.顶电极；41.第一驱动电极；42.自检测电极；43.第二驱动电极；44.温度检测电极；4a.第一焊盘；4b.第二焊盘；4c.第三焊盘；4d.第四焊盘。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
下面根据图1-图7来描述本实用新型实施例中的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜的具体结构。
根据本实用新型实施例提出的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，包括衬底1、底电极2、压电层3和顶电极4(如图1-2所示)。
衬底1具有相对的正面及背面，衬底1顶部形成衬底固定部和衬底振动部，衬底振动部和衬底固定部通过悬臂梁连接，衬底1开设腔体，为振动部的振动释放空间。可选的，衬底1为硅衬底。可选的，衬底1为SOI衬底，SOI衬底包括底硅101和顶硅103，底硅101和顶硅103通过埋氧层102固定连接(如图1-2所示)。可选的，衬底1顶部设置过渡层。
底电极2设置在衬底1的正面。
底电极2包括形成在衬底固定部上的底电极固定部和形成在衬底振动部上的底电极振动部，且底电极振动部和底电极固定部通过悬臂梁连接。
压电层3设置在底电极2远离衬底1的一侧面。
压电层3包括形成在底电极固定部上的压电层固定部和形成在底电极振动部上的压电层振动部，且压电层振动部和压电层固定部通过悬臂梁连接。
顶电极4设置在压电层3远离衬底1的一侧面。
顶电极4包括相互独立的第一驱动电极41、自检测电极42、第二驱动电极43和温度检测电极44，第一驱动电极41、自检测电极42和第二驱动电极43均形成在压电层振动部上(如图3-4所示)。可选的，自检测电极42设置在靠近压电层振动部与压电层固定部连接的悬臂梁的位置，自检测电极42位于应力最大处，提高检测灵敏度。可选的，自检测电极42的水平横截面为扇形(如图5所示)。可选的，自检测电极42可由刻蚀顶电极4时一体化形成，无需单独生长自检测电极42，缩减了工艺的工序。振动部在偏转的过程中会产生力的作用，力的作用反馈至自检测电极42，由自检测电极42将力信号转换成电信号，并输出至外部检测电路，由此达到检测压电微镜本体的振膜偏转角度的目的，进而推算出振膜的振动频率fv1。
可选的，温度检测电极44形成在压电层振动部上。可选的，温度检测电极44的水平横截面为“L”型(如图6所示)，可避免局部温度变化引起误差，提高检测精度。可选的，温度检测电极44形成在压电层固定部上(如图7所示)。可选的，温度检测电极44可由刻蚀顶电极4时一体化形成，无需单独生长温度检测电极44，缩减了工艺的工序。可选的，温度检测电极44采用上电极材料等稳定性较强的金属材料。可选的，温度检测电极44的材料为Pt金属，Pt金属的电阻率与温度成反比例关系，即随着温度的升高，铂电阻率逐渐降低，铂电阻率与温度的关系公式为ρ＝ρ0(1+αt)，其中ρ表示铂电阻率，ρ0表示在0℃时的电阻率，α表示铂的温度系数，t表示温度(单位℃)，铂的温度系数为3.9×10^-3/℃，因此随着温度的每升高1℃，铂的电阻率会增加约0.0039倍，因此，测得铂的实时电阻率，就可以得到当前的环境温度，同时，振膜的温度与频率是线性关系，即得到振膜或环境的温度，进而可以得到振膜的振动频率fv2，fv2与fv1作对比，根据对比结果，可对振膜的振动频率进行补偿操作。本实用新型采用铂电阻温度检测电极44对微镜自检测的角度进行补偿，减小了检测误差，提高了检测精度。
顶电极4包括形成在压电层固定部上的第一焊盘4a、第二焊盘4b、第三焊盘4c和第四焊盘4d，第一驱动电极41与第一焊盘4a电性连接，自检测电极42与第二焊盘4b电性连接，第二驱动电极43与第三焊盘4c电性连接，温度检测电极44与第四焊盘4d电性连接。
本实用新型中的温度检测电极44与自检测电极42均可采用顶电极4材料，在工艺制程中，可与顶电极4一体成型、集成制造，成本低、可靠性高、没有额外的体积。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，包括：
衬底(1)，所述衬底(1)具有相对的正面及背面；
底电极(2)，所述底电极(2)设置在衬底(1)的正面，所述底电极(2)具有相对的正面及背面；
压电层(3)，所述压电层(3)设置在底电极(2)的正面，所述压电层(3)具有相对的正面及背面；
顶电极(4)，所述顶电极(4)设置在压电层(3)的正面，所述顶电极(4)包括相互独立的第一驱动电极(41)、第二驱动电极(43)、自检测电极(42)和温度检测电极(44)。
2.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述顶电极(4)还包括第一焊盘(4a)，所述第一驱动电极(41)与第一焊盘(4a)电性连接。
3.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述顶电极(4)还包括第二焊盘(4b)，所述自检测电极(42)与第二焊盘(4b)电性连接。
4.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述顶电极(4)还包括第三焊盘(4c)，所述第二驱动电极(43)与第三焊盘(4c)电性连接。
5.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述顶电极(4)还包括第四焊盘(4d)，所述温度检测电极(44)与第四焊盘(4d)电性连接。
6.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述自检测电极(42)的水平横截面为扇形。
7.根据权利要求1所述的基于温度反馈带有自检测电极的压电微镜，其特征在于，所述温度检测电极(44)的水平横截面为“L”型。
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