Nghiên cứu chế tạo và khảo sát đặc trưng của vi thấu kính trên cơ sở màng micro nano SU 8 ứng dụng trong hệ thống quang MEM NEMS (tt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Cao Viêṭ Anh Nghiên cứu chế ta ̣o và khảo sát đă ̣c trưng của vi thấ u kính sở mảng micro-nano SU-8 ứng du ̣ng ̣ thố ng quang MEMS/NEMS Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện Nano Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO HÀ NỘI - 2017 Chương TỔNG QUAN 1.1 Khái niêm ̣ thấ u kính 1.1.1 Khái niệm Thấ u kiń h là tên go ̣i chung chỉ thành phần thủy tinh chất liệu plastic suốt, thường có dạng tròn, có hai bề mặt mài nhẵn cách đặc biệt (giới hạn hai mặt cong mặt cong mặt phằng) nhằm tạo hội tụ phân kì ánh sáng truyền qua chất 1.1.2 Phân loa ̣i thấ u kính Thấu kính dương âm tùy thuộc vào chúng làm cho tia sáng truyền qua hội tụ vào tiêu điểm, phân kì xa trục vào không gian 1.1.2.a Thấu kính dương (hội tụ) Các dạng hình học thấu kính thành phần thấu kính dương hai mặt lồi phẳng-lồi (có bề mặt phẳng) Ngoài ra, thấu kính lồi-khum có mặt lồi mặt lõm có độ cong tương đương, dày rìa Thấu kính hai mặt lồi thấu kính phóng đại đơn giản nhất, có tiêu điểm độ phóng đại phụ thuộc vào góc cong bề mặt Góc cong lớn tiêu cự ngắn, sóng ánh sáng bị khúc xạ góc lớn so với trục thấu kính Bản chất đối xứng thấu kính hai mặt lồi làm giảm tối thiểu quang sai cầu ứng dụng ảnh vật nằm đối xứng Khi quang hệ hai mặt lồi hoàn toàn đối xứng (trong thực tế, độ phóng đại 1:1), quang sai cầu có giá trị cực tiểu coma méo hình đạt cực tiểu triệt tiêu (a) (b) (c) Hình 1-2: Các loại thấ u kính dương 1.1.2.b Thấu kính âm (phân kì) Thành phần thấu kính âm gồm có hai mặt lõm, phẳnglõm (có bề mặt phẳng), lõm-khum, có bề mặt lõm lồi, mỏng rìa Đối với thấu kính khum dương khum âm, khoảng cách hai bề mặt tiêu diện chúng không nhau, tiêu cự chúng Đường thẳng nối tâm mặt cong thấu kính gọi trục thấu kính Thấu kính đơn giản có hình dạng đối xứng (hai mặt lồi hai mặt lõm) có mặt phẳng cách cách hai bề mặt Sự thiếu đối xứng thấu kính khác, ví dụ thấu kính khum thấu kính phẳng âm dương, làm cho vị trí mặt phẳng thay đổi theo hình học thấu kính Thấu kính phẳng-lồi phẳng-lõm có mặt phẳng cắt trục chính, rìa mặt cong, mặt phẳng nằm sâu bên thấu kính Các mặt phẳng thấu kính khum nằm bên bề mặt thấu kính (a) (b) (c) Hình 1-3: Các loại thấ u kính âm 1.1.3 Thành phầ n bản của thấ u kính Quang tâm O: điểm thấu kính, tia sáng qua quang tâm O thấu kính truyền thẳng Trục thấu kính: đường thẳng qua quang tâm O vuông góc với mặt thấu kính Mo ̣i đường thẳ ng khác qua quang tâm O là tru ̣c phu ̣ Mo ̣i tia tới quang tâm của thấ u kin ́ h đề u truyề n thẳ ng Tiêu điểm ảnh thấu kính: điểm hội tụ chùm tia sáng qua thấu kính phần kéo dài chúng Tiêu cự: khoảng cách từ quang tâm đến tiêu điểm thấu kính Tiêu diện: mặt phẳng chứa tất tiêu điểm thấu kính 1.1.4 Sự ta ̣o ảnh thấ u kính Hình 1-4: Quang hình học thấ u kính mỏng đơn giản Có ba quy luật tổng quát áp dụng để lần theo tia sáng qua thấu kính đơn giản khiến cho công việc tương đối dễ  Thứ nhất, tia sáng vẽ qua tâm thấu kính từ điểm vật đến điểm tương ứng ảnh (đường nối đầu mũi tên) Tia không bị thấu kính làm lệch hướng  Thứ hai, tia phát từ điểm vật vẽ song song với trục và, sau bị khúc xạ thấu kính, cắt qua tiêu điểm phía sau Trong thực tế, tất tia sáng truyền song song với trục sau bị khúc xạ thấu kính truyền qua tiêu điểm sau  Thứ ba, tia phát từ vật qua tiêu điểm phía trước bị thấu kính khúc xạ theo hướng song song với trục trùng với điểm giống hệt ảnh Sự giao hai số tia vừa mô tả, thường gọi tia tiêu biểu, xác định mặt phẳng ảnh thấu kính 1.1.5 Ứng dụng của thấ u kính Thấu kính đơn giản có khả tạo ảnh (giống thấu kính hai mặt lồi) có ích dụng cụ thiết kế dành cho ứng dụng phóng đại đơn giản, kính phóng to, kính đeo mắt, camera thấu kính, kính lúp, ống nhòm thấu kính tiếp xúc Bộ đôi thấu kính đơn giản có tên hệ tiêu sắc, gồm hai nguyên tố thấu kính hàn với nhằm hiệu chỉnh quang sai cầu trục quang sai màu Hệ tiêu sắc thường gồm thấu kính hai mặt lồi ghép với thấu kính khum dương âm, thấu kính phẳng-lồi Bộ ba thấu kính tiêu sắc dùng làm phóng đại công suất cao Được hiệu chỉnh quang sai tốt đôi, ba thấu kính đánh giá kĩ thuật thiết kế máy tính nhằm loại trừ hầu hết méo hình Những dụng cụ phức tạp thường sử dụng kết hợp nhiều thành phần thấu kính để nâng cao độ phóng đại khai thác tính chất quang khác ảnh Trong số dụng cụ sử dụng quang hệ ghép thuộc nhóm có kính hiển vi, kính thiên văn, kính viễn vọng, camera 1.2 Vai trò ứng dụng vi thấu kính 1.2.1 Quy trình chế ta ̣o công nghê ̣ MEMS/NEMS Quy trình chế ta ̣o mỗi sản phẩ m vi điê ̣n tử, MEMS/NEMS đươ ̣c thực hiê ̣n phòng sa ̣ch bao gồ m hàng chu ̣c, hàng tram thâ ̣m chí hàng ngàn bước công nghê ̣ tùy thuô ̣c đô ̣ phức ta ̣p, tính và thiế t bi.̣ Quy trình công nghê ̣ tổ ng quát đươ ̣c mô tả gồ m các bước sau: Xử lý bề mă ̣t (wetbench – tủ hóa ướt) Quá trình xử lý bề mặt nhằm làm bề mặt phiến SOI phiến Si dung dịch có tính oxi hóa ăn mòn cao (thường axit ba-sơ mạnh) có gia nhiệt Quá trình cần thực tủ hoá ướt, thường làm inox Teflon, có khả chịu ăn mòn, bền môi trường axit ba-zơ Oxi hóa (oxidation) Oxi hóa bước công nghệ để tạo lớp SiO2 từ phản ứng oxi hóa silic điều kiện nhiệt độ cao Lò oxi hóa dùng công nghệ vi điện tử, bán dẫn phục vụ chế tạo linh kiện MEMS/NEMS hoạt động nhiệt độ tới 1500℃ Nhiệt độ thường dùng để ô-xi hóa silic T= 1500℃, môi trường N / H 2O (kỹ thuật oxy hóa ướt.), T = 1100℃ môi trường O2 (kỹ thuật oxy hóa khô) Khuế ch tán (diffusion) Khuếch tán bước công nghệ bắt buộc dùng để chế tạo chuyển tiếp diode, bóng bán dẫn pha tạp tạo điện trở cảm biến MEMS Ở số phòng thí nghiệm hãng sản xuất khuếch tán nhiệt thay kỹ thuật cấy ion với độ xác cao (điểm yếu lớn máy cấy ion đắt tiền chi phí hoạt động cao) Quang khắ c (photo - lithography) Quang khắc (hay photolithography) kĩ thuật hay sử dụng công nghệ bán dẫn, vi điện tử, MEMS Kỹ thuật ứng dụng để đưa chi tiết thiết kế mặt nạ lên phiến silic với tỉ lệ 1:1 cách sử dụng xạ ánh sáng làm biến đổi chất cảm quang phủ bề mặt vật liệu Do ảnh hưởng nhiễu xạ ánh sáng nên phương pháp quang khắc không cho phép tạo chi tiết nhỏ micro mét, phương pháp gọi quang khắc micro (micro photolithography) Ăn mòn khô (Dry etching) Là kỹ thuật nghiên cứu sản xuất sản phẩm MEMS Trong kỹ thuật này, tác nhân ăn mòn, thay thể lỏng hỗn hợp HF:NH4F, HF, tồn thể khí Trong buồng chân không, tác nhân ăn mòn phản ứng với vật liệu Si, SiO2 …trên (Si) sản xuất linh kiện Sản phẩm phản ứng bơm nhờ bơm rút tốc độ cao Phún xa ̣/ Bố c bay nhiêṭ (sputtering/Evaporation) Đây hai kỹ thuật lắng đọng vật lý pha Các trung tâm nghiên cứu mạnh giới sở hữu từ hai đến nhiều thiết bị phún xạ bốc bay với mục đích chuyên biệt, tránh nhiễm chéo (cross contamination) trình chế tạo Cả hai kỹ thuật thực thi buồn chân không, màng chế tạo có chất lượng cao Kỹ thuật phún xạ cao tần trình tạo màng mỏng (dẫn điện không dẫn điện) lên Dưới tác dụng sóng cao tần, nguyên tử khí trơ Ar bị ion hoá tạo thành ion Ar+, ion gia tốc tác dụng điện trường bay đến đập vào bia (catốt- chất cần phún xạ) làm bật nguyên tử Các nguyên tử bia bị bắn phá trở nên dễ bay lắng đọng thành màng mỏng đế Với vật liệu dẫn điện, dùng nguồn phún xạ chiều Các máy phún xạ đời thường có nhiều nguồn phún xạ buồng chân không Kỹ thuật bốc bay nhiệt dùng để tạo lớp kim loại tiếp xúc linh kiện Vật liệu nguồn, tác dụng dòng điện chân không chuyển thành thể lắng đọng Cắ t phiế n (Dicing) Được thiết kế chế tạo hàng loạt, sau quy trình công nghệ người ta cần cắt rời chip, cảm biến từ kỹ thuật cắt phiến (dicing) Bước công nghệ thực nhờ việc quay lưỡi dao (thường tẩm vật liệu cứng lưỡi dao) tốc độ cao (có thể điều chỉnh được) theo định dạng thiết kế (chiều ngang, chiều dọc) Đă ̣c tính (characterization) Mỗi hoàn thiện bước quy trình công nghệ, người ta cần phải đảm bảo chip hoạt động theo mô hình lý thuyết Với thiết kế nay, kích thước linh kiện thường nhỏ, nhiều vài trăm µm chiều Do đó, để cấp nguồn lấy tín hiệu từ linh kiện người ta phải dùng tổ hợp đặc biệt gọi trạm kiểm tra linh kiện (probe station) Trạm gồm gá chắn, kết nối với cánh tay đo với đầu đo có kích thước cỡ micro mét, định vị nhờ kính hiển vi camera số Trạm kiểm tra linh kiện kết nối với hệ đo đa cho phép đo cách xác thông số linh kiện 1.2.2 Ứng dụng thấ u kính MEMS/NEMS • Ghép ánh sáng giữa các thành phầ n có kić h thước khác truyề n thông • Đế m phầ n tử ̣t ̣ vi lưu • Đầ u đo ̣c quang • Ta ̣o ảnh Ở luâ ̣n văn này các thấ u kiń h sẽ đươ ̣c ứng du ̣ng ̣ thố ng cảm biế n phát hiê ̣n Asen nước Các thấ u kiń h là các phầ n tử để hô ̣i tu ̣ quang ho ̣c Nó có vai trò rấ t quang tro ̣ng vì đảm bảo cho các tia sáng truyề n qua ít bi ̣ tổ n hao nhấ t Hình 1-11 Mô hình cảm biế n tích hợp các linh kiê ̣n quang sử dụng để phát hiê ̣n Asen Ở hình 1-11 thấu kính chế tạo vật liệu SU-8 lắp ghép vào hệ thống quang Trong hệ thống quang với thấu kính, vị trí tương đối phần tử quang học quan trọng, đảm bảo tia sáng truyền bị tổn hao Các thiết bị kính hiển vi bàn vi trượt cho phép chỉnh vị trí phần tử xác có thể, cho phép giảm thiểu sai lệch chỉnh Chương PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Phầ n mề m mô phỏng Ở luận văn sử dụng phần mềm mô OSLO để mô phòng hình học thấu kính Phầm mềm thiế t kế bởi Lambda Research Company Đây là mô ̣t phầ n mề m thiế t kế và tố i ưu hóa chương triǹ h quang OSLO cho phép người dùng có thể ta ̣o các thấ u kiń h bằ ng cách nhâ ̣p các thông số của thấ u kính đó Phầ n mề m cũng có thể ta ̣o mô ̣t ̣ thố ng thấ u kiń h hoàn toàn mới bằ ng cách ta ̣o các kić h thước và hin ̀ h da ̣ng cho mỗi phầ n tử ̣ thố ng Phầ n mề m này có thể phân tích ̣ thố ng và đánh giá các đă ̣c tiń h của thấ u kiń h hoă ̣c ̣ thấ u kin ́ h Phầ n mề m OSLO cũng có thể tố i ưu hóa thấ u kính hoă ̣c ̣ thấ u kính cho hiê ̣u suấ t tố t nhấ t có thể Đây là mô ̣t phầ n mề m đươ ̣c thiế t kế có thể cho bấ t cứ người nào có thể dùng mà không cầ n ho ̣c về quang ho ̣c Hình 2-1: Giao diê ̣n của phầ n mề m mô phỏng Lựa cho ̣n thông số mô phỏng : Vâ ̣t liêụ BK7 Chiế t suấ t của SU-8 Bước sóng của nguồ n sáng 2.2 Hóa chấ t và trang thiế t bi chế ta ̣o ̣ Phototesist SU-8 Photoresist SU-8 là mô ̣t chấ t cản quang âm, tức là bi ̣ ánh sáng chiế u vào sẽ không bi ̣ hòa tan dung dich ̣ tráng rửa các phầ n còn la ̣i vẫn bi ̣ hòa tan dung dich ̣ tráng rửa Tên go ̣i của SU-8 có nguồ n gố c từ sự có mă ̣t của nhóm epoxy Quay phủ Khi thực quy trình quay phủ, sử dụng thiết bị Máy quay phủ chất cảm quang: MODEL WS-650MZ 23 MPPB phòng Trung tâm Nano Năng lượng Hiǹ h 2-8: Máy quay phủ Suss MicroTech bảng điều khiển 10 Quang khắ c Thiết bị quang khắc sử dụng: OAI MDL 800 SERIES đặt phòng thuộc Trung tâm Nano Năng lượng, trường ĐHKHTN, ĐHQGHN Hình 2-10 Máy quang khắ c Hotplate Dùng để sấy khô mẫu nhiệt độ khác Ngoài có chức khuấy từ dùng để chế tạo hạt nano từ, quy trình quang khắc ta sử dụng tính chất nung nhiệt Các thông số tùy chỉnh gồm nhiệt độ cần đạt, tốc độ gia nhiệt, tốc độ khuấy… Yêu cầu hotplate trình nung mẫu nhiệt độ luôn phải giữ ổn định cho phép sai số ± 10C trình nung mẫu phủ màng cảm quang 11 Hình 2-13 Hotplate Quy trình chế ta ̣o Hình 2-14 Sơ đồ quy trình chế tạo Sau đế thủy tinh đươ ̣c làm sa ̣ch, chúng thực hiê ̣n quay phủ và quang khắ c và chế ta ̣o lens lầ n lươ ̣t theo các bước sau: Bước 1: Quay phủ theo các bước - Chu trình 1: Quay 500 vòng giây - Chu trình 2: Tăng tố c lên 1000 vòng 32 giây sau đó dừng la ̣i Sau đó ủ nhiê ̣t ở 25℃, cứ phút ta tăng lên 5℃ Khi hotplate đa ̣t 95℃ thì ta tiế p tu ̣c ủ vòng 15 phút Chúng 12 tăng nhiê ̣t đô ̣ lên từ từ để tránh lớp SU-8 bi ̣ phá hỏng tăng nhiê ̣t đô ̣ đô ̣t ngô ̣t lên cao Sau qua trình ủ sẽ tắ t hotplate làm nguô ̣i tự nhiên Hình 2-15 Tố c độ quay và độ dày của màng photoresist SU-8 Bước 2: Quang khắ c Sau quay phủ theo các bước trên, ta sẽ đươ ̣c lớp màng SU-8 với đô ̣ dày khoảng 18μm Đố i chiế u với các thông số nhà sản xuấ t đưa và thông số máy quang khắ c hiê ̣n có, chúng chiế u với thời gian chiế u sáng là 21 giây Hình 2-16 Năng lượng chiế u sáng tương ứng với các độ dày màng khác Sau đó ta tiế p tu ̣c ủ nhiê ̣t ở 65℃ phút và 95℃ phút Cuố i cùng cho vào dung dich ̣ develop để tẩ y rửa vòng – phút loa ̣i bỏ những thành phầ n không đươ ̣c tia tử 13 ngoa ̣i chiế u vào, đó chin ́ h là các giế ng để thực hiê ̣n chế ta ̣o vi thấ u kính Bước 3: Đinh ̣ hin ̀ h ta ̣o vi thấ u kin ́ h Chúng nhỏ lầ n lươ ̣t các gio ̣t dung dich ̣ SU-8 vào các giế ng đã đươ ̣c quang khắ c chế ta ̣o với các dung tić h lầ n lươ ̣t là 0.6, 0.8, μl để ta ̣o thành các vi thấ u kiń h Sự ta ̣o thành các vi thấ u kiń h hô ̣i tu ̣ hay phân kì phu ̣ thuô ̣c vào dung tić h SU-8 nhỏ vào các giế ng.Sau đó mẫu đươ ̣c ủ ở nhiê ̣t đô ̣ 25℃, cứ phút ta tăng lên 5℃ Khi hotplate đa ̣t 95℃ thì ta tiế p tu ̣c ủ vòng 12 phút Do sức căng bề mă ̣t và sự bố c bay nhiê ̣t đô ̣ nên các gio ̣t dung dich ̣ SU-8 sẽ thay đổ i, từ đó hiǹ h thành các thấ u kiń h lồ i với các đô ̣ cao khác Sau cùng chúng quang khắ c chiế u không mask với công suấ t gấ p chiế u có mask, tức là sẽ chiế u với thời gian là 42 giây Sau quá triǹ h đó, mẫu sẽ đươ ̣c đă ̣t lên hotplate và ủ nhiê ̣t ở 150℃ 10 phút Các vi thấ u kính đã đươ ̣c chế tao ̣ trở nên cứng và bám chắ c vào bề mă ̣t đế thủy tinh Thiế t bi ̣ đo đa ̣c khảo sát Chúng khảo sát đo đô ̣ dày màng và đô ̣ cao của thấ u kinh bằ ng thiế t bi ̣ Alphastep dektak 150 đă ̣t ta ̣i phòng thí nghiê ̣m tro ̣ng điể m Micro-Nano, trường đa ̣i ho ̣c Công Nghê ̣, đa ̣i ho ̣c quố c gia Hà Nô ̣i Hình 2-18: Hê ̣ đo độ dày màng mỏng Alpha-step 14 Chúng khảo sát các tin ́ h chấ t quang bằ ng ̣ đo tiń h chấ t quang ho ̣c bản đươ ̣c đă ̣t ta ̣i phòng thí nghiê ̣m tro ̣ng điể m Micro-Nano, trường đa ̣i ho ̣c Công Nghê ̣, đa ̣i ho ̣c quố c gia Hà Nô ̣i Hê ̣ đo sẽ đánh giá đươ ̣c các đă ̣c trưng quang bản của vi thấ u kiń h điể m sáng, tiêu cự … Hê ̣ đo sẽ bao gồ m mô ̣t nguồ n sáng có bước sóng 650nm, Objectives, CCD và các máy phân tích cường đô ̣ và phầ n bố quang Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả mô phỏng Mục tiêu mô phỏng Do mu ̣c đić h chế ta ̣o thấ u kin ́ h của chúng để ứng du ̣ng vào ̣ thố ng quang MEMS/NEMS nên yêu cầ u đă ̣t cho thấ u kính là nhỏ, go ̣n, dễ dàng lắ p đă ̣t Vì vâ ̣y, chúng mô phỏng các thấ u kính với các thông số sau để có thể phù hơ ̣p với yêu cầ u đă ̣t Bán kính đáy của thấ u kính Tiêu cự của thấ u kính Cường đô ̣ truyề n qua mm < 10 mm >80% 1,2 mm < 10 mm >80% 1,5 mm < 10 mm >80% Kế t quả mô phỏng Mô phỏng các thấ u kính có đô ̣ cong khác ta sẽ cho ̣n đươ ̣c thấ u kin ́ h có bán kính đáy 1mm, đô ̣ cong thấ u kiń h mm phù hơ ̣p với mu ̣c tiêu mô phỏng 15 Hình 3-1 Mô phỏng thấ u kính có bán kính đáy mm với bán kính cong 5mm Hình 3-4 Hình ảnh biể u thi ̣ cường độ truyề n qua thấ u kính 3.2 Kết quả thư ̣c nghiêm ̣ chế ta ̣o Đô ̣ dày của mô ̣t lớp màng SU-8 quay phủ là 18 μm 16 Hình 3-6 Độ cao của giế ng quang khắ c SU-8 Hiǹ h 3-7 Hình ảnh giếng SU-8 với bán kính 1,5mm, 1mm, 1,2mm quang sát kiển hiển vi quang học (5x) 3.2.1 Khảo sát bề mă ̣t hình thái của vi thấ u kính 3.2.1.a Thấu kính có kích thước đáy khác Chúng chế ta ̣o các thấ u kiń h có các bán kính đáy lầ n lươ ̣t là 1, 1.2 và 1.5 mm Khi cùng nhỏ cùng mô ̣t khố i lươ ̣ng dung dich ̣ SU-8 là μl, chúng ta lầ n lươ ̣t nhâ ̣n đươ ̣c các vi thấ u kiń h có đô ̣ cao khác 17 Hình 3-9 Thấ u kính bán kính đáy mm Hình 3-10 Thấ u kính bán kính đáy 1.2 mm Hình 3-11 Thấ u kính bán kính đáy 1.5 mm Vi thấ u kính Bán kiń h đáy (mm) 1,2 1,5 Khố i lươ ̣ng SU-8 (μl) 1 18 Đô ̣ cao thấ u kiń h (mm) 0.375 0.32 0.23 Bảng 3-3 So sánh các thấ u kính có bán kính đáy khác 3.2.1.b Thấu kính có cùng kích thước đáy Cách thứ hai để thay đổ i tiêu cự lẫn đô ̣ cao của thấ u kiń h, chúng chế ta ̣o các thấ u kính có cùng kích thước sẽ thay đổ i dung tić h dung dich ̣ SU-8 nhỏ vào các giế ng Chúng cho ̣n chế ta ̣o vi thấ u kiń h có bán kiń h đáy là 1mm và sẽ lầ n lươ ̣t nhỏ khố i lươ ̣ng dung dich ̣ là 0.6 μl, 0.8 μl và μl và thu đươ ̣c các kế t quả sau Hình 3-13 Thấ u kính được hình thành từ giế ng được nhỏ 0.6 μl Hình 3-14 Thấ u kính được hình thành từ giế ng được nhỏ 0.8 μl 19 Hình 3-15 Thấ u kính được hình thành từ giế ng được nhỏ μl Vi thấ u kiń h Bán kiń h đáy (mm) 1 Khố i lươ ̣ng SU-8 0,6 0,8 Đô ̣ cao thấ u kiń h (mm) 0,25 0,35 0,4 Bảng 3-4 So sánh các thấ u kính có khố i lượng nhỏ SU-8 khác 3.2.2 Kháo sát các đă ̣c trưng quang học của thấ u kính Tổ ng hơ ̣p các kế t quả thu đươ ̣c ta sẽ có đươ ̣c bảng sau: Vi thấ u kính Bán kiń h đáy (mm) 1,2 1,5 1 Khố i lươ ̣ng 1 0,6 0,8 20 SU-8 nhỏ vào (μl) Tiêu cự (mm) 7.5 6,3 4.8 4.2 5.2 Kić h thước điể m ảnh (μm) 400 179 142 196 220 Tỉ lệ truyền qua (%) 85% 78.5% 76.4% 79.1% 82% Bảng 3-5 Tổ ng hợp các kế t quả thu được (a) (b) 21 (c) (d) (e) Hình 3-17 Các điể m ảnh sau chiế u nguồ n sáng qua các thấ u kính chế tạo a) Thấ u kinh có bán kính đáy 1mm, nhỏ dung di ̣ch SU-8 1μl b) Thấ u kính có bán kính đáy 1,2mm, nhỏ dung di ̣ch SU-8 μl c) Thấ u kính có bán kính đáy 1,5mm, nhỏ dung di ̣ch SU-8 μl d) Thấ u kính có bán kính đáy 1mm, nhỏ dung di ̣ch SU-8 0,6 μl e) Thấ u kính có bán kính đáy 1mm, nhỏ dung di ̣ch SU-8 0,8 μl Như vâ ̣y, với viê ̣c nhỏ các dung tić h SU-8 khác với các giế ng có bán kính đáy khác nhau, chúng có thể ta ̣o các vi thấ u kin ́ h có tiêu cự, kić h thước khác nhau, đủ đáp 22 ứng đươ ̣c yêu cầ u ghép vào ̣ thố ng quang MEMS/NEMS Các vi thấu kính chế tạo hoạt động tốt, có tính chất tương đồng với kết mô Như vậy, sử dụng phương pháp mô phần mềm OSLO giúp giảm thời gian tăng tính hiệu chế tạo vi thấu kính MEMS Đây là mô ̣t phương pháp mới, dễ thực hiê ̣n, giá thành la ̣i rẻ Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn mô ̣t số điề u cầ n khắ c phu ̣c cầ n kiể m soát đươ ̣c đúng dung tić h SU-8 cầ n nhỏ vào, nhiê ̣t đô ̣ và thời gian ủ nhiê ̣t, đô ̣ nhớt của SU-8 để cho các thấ u kiń h nhâ ̣n đươ ̣c sẽ cong đề u hơn, tròn và cân bằ ng đố i xứng KẾT LUẬN Với viê ̣c chế ta ̣o các thấ u kiń h nhờ vào ̣ thố ng thiế t bi ̣ ta ̣i phòng thí nghiê ̣m Micro-Nano, luâ ̣n văn đã chế ta ̣o thành công các thấ u kin ́ h có đă ̣c điể m quang ho ̣c khác phù hơ ̣p vào ̣ thố ng quang MEMS/NEMS Luâ ̣n văn đã thu đươ ̣c mô ̣t số kế t quả sau: - Tìm hiể u về thấ u kính, phân loa ̣i và cách vẽ ảnh qua các thấ u kính đó - Tìm hiể u về MEMS/NEMS, các bước quy trình chế ta ̣o và ứng du ̣ng của MEMS/NEMS vào thực tế - Chế ta ̣o thành công thấ u kiń h có bán kính đáy lầ n lươ ̣t là mm, 1,2 mm và 1,5 mm có đă ̣c điể m quang ho ̣c khác Như vâ ̣y chúng ta có thể làm chủ đô ̣ng về công nghê ̣, chế ta ̣o các thấ u kin ́ h theo cầ u mong muố n bằ ng cách thay đổ i bán kính đáy hoă ̣c khố i lươ ̣ng dung tić h SU-8 nhỏ vào các giế ng Viê ̣c ta ̣o thành thấ u kính ở sức căng bề mă ̣t, nhiê ̣t đô ̣ thời gian ủ và đô ̣ nhớt của dung dich ̣ SU-8 23 Phương hướng phát triển tương lai : Đánh giá lắ p ghép các thấ u kính chế ta ̣o đươ ̣c vào ̣ thố ng cảm biế n phát hiê ̣n Asen nước, kiể m tra sự lắ p ghép của thấ u kiń h đã chế ta ̣o vào ̣ thố ng quang MEMS/NEMS 24 ... dụng để phát hiê ̣n Asen Ở hình 1-11 thấu kính chế tạo vật liệu SU- 8 lắp ghép vào hệ thống quang Trong hệ thống quang với thấu kính, vị trí tương đối phần tử quang học quan trọng, đảm bảo tia sáng... thấu kính gọi trục thấu kính Thấu kính đơn giản có hình dạng đối xứng (hai mặt lồi hai mặt lõm) có mặt phẳng cách cách hai bề mặt Sự thiếu đối xứng thấu kính khác, ví dụ thấu kính khum thấu kính. .. màng SU- 8 quay phủ là 18 μm 16 Hình 3-6 Độ cao của giế ng quang khắ c SU- 8 Hiǹ h 3-7 Hình ảnh giếng SU- 8 với bán kính 1,5mm, 1mm, 1,2mm quang sát kiển hiển vi quang học (5x) 3.2.1 Khảo