【技术实现步骤摘要】
一种高机电耦合系数CMUT及其制备方法
本专利技术涉及MEMS超声换能器技术，特别涉及一种高机电耦合系数CMUT及其制备方法。
技术介绍
电容式微加工超声换能器(CapacitiveMicromachinedUltrasonicTransducer，CMUT)是采用微加工技术制备的微型超声换能器，用于超声波的发射和接收，是实现基于超声检测技术的各种工程应用的核心元器件，是超声检测技术的重要研究方向。由于相对于基于PZT压电材料的传统超声换能器，CMUT具有体积小、与流体阻抗匹配性好、带宽宽(分数带宽高达175％)、工作温度范围宽(最高工作温度可达500℃)、可批量化制造、易于制备二维阵列以及易于与电路集成等优点，因而迅速成为研究热点。佐治亚理工学院J.Knigh等人制备了不同尺寸的CMUT芯片,并研究了其在液体中应用时的阻抗、频率及带宽等特性。美国通用电气公司D.M.Mills等人开发了谐振频率为3MHz-13MHz的一维CMUT线阵，利用该线阵对肌肉组织进行成像实验，成像分辨率优于传统的压电超声换能器。经过近二十年的发展，CMUT已广泛应用人体组织成像、水下超声...
【技术保护点】
1.一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，包括振动薄膜(2)、空腔(3)、支柱(4)、下电极绝缘层(5)、下电极(6)和上电极(1)，空腔(3)沿支柱(4)高度方向贯穿支柱(4)，振动薄膜(2)、支柱(4)和下电极(6)自上而下依次设置并一道将空腔(3)密封，下电极(6)上表面在空腔(3)对应的区域设置下电极绝缘层(5)；支柱(4)采用绝缘材料，支柱(4)的高度dp、支柱(4)的相对介电常数εrp、下电极绝缘层(5)的高度di和下电极绝缘层(5)的相对介电常数εri满足以下关系：
【技术特征摘要】
1.一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，包括振动薄膜(2)、空腔(3)、支柱(4)、下电极绝缘层(5)、下电极(6)和上电极(1)，空腔(3)沿支柱(4)高度方向贯穿支柱(4)，振动薄膜(2)、支柱(4)和下电极(6)自上而下依次设置并一道将空腔(3)密封，下电极(6)上表面在空腔(3)对应的区域设置下电极绝缘层(5)；支柱(4)采用绝缘材料，支柱(4)的高度dp、支柱(4)的相对介电常数εrp、下电极绝缘层(5)的高度di和下电极绝缘层(5)的相对介电常数εri满足以下关系：振动薄膜(2)的上表面设置有上电极绝缘层(9)，支柱(4)正上方对应的上电极绝缘层(9)的厚度大于空腔(3)正上方对应的上电极绝缘层(9)的厚度；上电极绝缘层(9)的上表面在空腔(3)对应的区域设置有上电极(1)，相邻两个上电极之间通过电极连线(7)连接，电极连线(7)的大部分设置于上电极绝缘层(9)的上表面与支柱(4)对应的区域，上电极焊盘(8)设置在上电极绝缘层(9)的上表面与支柱(4)对应的区域。2.根据权利要求1所述的一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，上电极(1)的形状与空腔(3)的形状一致，上电极(1)的中心与空腔(3)的中心重合；上电极(1)的横向尺寸小于等于空腔(3)的横向尺寸，且上电极(1)的横向尺寸大于等于空腔(3)横向尺寸的一半。3.根据权利要求1所述的一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，支柱(4)正上方对应的上电极绝缘层(9)的宽度不小于对应区域支柱(4)的宽度。4.根据权利要求1所述的一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，空腔(3)正上方对应的上电极绝缘层(9)的形状与空腔(3)形状相同，且大小相同。5.根据权利要求1所述的一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，当振动薄膜(2)绝缘时，空腔(3)正上方对应的上电极绝缘层(9)的厚度最小值可为零。6.根据权利要求1所述的一种高机电耦合系数CMUT，其特征在于，当振动薄膜(2)导电时，空腔(3)正上方对应的上电极绝缘层(9)的厚度最小值应保证振动薄膜(2)与上电...
【专利技术属性】
技术研发人员：李支康，蒋庄德，徐廷中，李杰，赵一鹤，罗国希，郭帅帅，赵立波，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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