研究目的
研究由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的球形微透镜（μ透镜）的制备与表征，并将其集成到基于μLED的光遗传学植入物中以提高光提取效率。
研究成果
所描述的模具制造方法是一种简单且经济高效的实现直径低至几十微米的微透镜的途径。通过采用PDMS微透镜和/或锥形光导，从微LED探针中提取的峰值强度提高了多达145%。使用锥形光导可使微LED的发射锥角缩小6°。
研究不足
该研究的局限性在于微透镜腔体的圆度与表面质量之间的权衡，以及根据所施加HNA浓度不同而产生的各晶向各向异性刻蚀速率差异。
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[2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 韩国首尔(2019.1.27-2019.1.31)] 2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 基于柔性μLED的光遗传学工具，集成μ透镜阵列与圆锥形聚光器，实现超过80%的光提取效率提升
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[2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 韩国首尔(2019.1.27-2019.1.31)] 2019年IEEE第32届国际微机电系统会议(MEMS) - 基于柔性μLED的光遗传学工具，集成μ透镜阵列与圆锥形聚光器，实现超过80%的光提取效率提升
DOI：10.1109/memsys.2019.8870652
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
本文报道了由聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的球形微透镜（μ-lens）的制备与表征，以及其集成于基于微发光二极管（μLED）的光遗传学植入物中的应用。该微透镜采用可重复使用的硅模具制备，该模具通过湿法化学HNA（氢氟酸、硝酸和醋酸）蚀刻实现，使用最小开口达5微米的掩模层，并针对低表面粗糙度（Ra < 45纳米）的半球形微透镜腔体进行优化。通过使用聚合物脱模层（PRL）的PDMS模塑工艺，实现了直径低至10微米的微透镜，该工艺提升了微透镜脱模效果并使Ra值降至5纳米以下。线性微透镜阵列被转移至集成有锥形聚光器（CC）的μLED发射面。PDMS填充的CC通过聚合物探针基底与PDMS界面的光反射改善了微透镜的发光性能，且未增加整体探针尺寸。结合集成微透镜阵列与CC的μLED使用，光学植入物在空气和水中的整体光提取效率分别提升了115%和83%，峰值强度分别提高了145%和95%。
作者：
Eric Klein，Yumi Kaku，Oliver Paul，Patrick Ruther
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