【技术实现步骤摘要】
一种组合式薄膜pMUTs及其制备方法
本专利技术涉及MEMS(Micro-electromechanicalSystems)超声换能器技术，具体涉及一种高机电耦合系数pMUTs(PiezoelectricMicromachinedUltrasonicTransducers)及其制备方法。
技术介绍
超声换能器对于非介入式体内医疗诊断成像具有重要应用价值。传统超声换能器由压电陶瓷材料(例如锆钛酸铅(PZT)或者PZT聚合物复合物)制造，对压电陶瓷材料进行切片或激光切割以形成一维或二维阵列的多个单独单元。声透镜、匹配层、衬垫层以及电互连(例如柔性线缆、金属管脚/导线)等被附接到每个换能器单元以形成换能器组件或探头，然后用线束或线缆将探头连接到控制电路，其中线缆包含驱动每一个单独单元并从其接收信号的单独导线。超声换能器技术目前研究的重要目标是提高换能器性能以及与控制电路集成，且同时降低换能器尺寸、功耗以及由于线缆连接造成的信号损失。这些因素对于三维超声成像所需的二维阵列尤其重要。换能器阵列的小型化对于基于导管的2D阵列换能器特别重要。其技术挑战在于传统2D换能器阵列的制...
【技术保护点】
1.一种组合式薄膜pMUTs，其特征在于：自上而下由多层复合薄膜(1)与基底结构(2)组成；所述多层复合薄膜(1)是由压电驱动层结构(1‑1)与非驱动层结构(1‑2)组合而成；所述压电驱动层结构(1‑1)在厚度方向从上至下由顶部电极(1‑1‑1)、电介质层(1‑1‑2)和底部电极(1‑1‑3)组成；所述电介质层(1‑1‑2)是由多层材料复合而成；所述基底结构(2)上刻蚀有圆形空腔(3)与环形空腔(4)，且环形空腔(4)与圆形空腔(3)处于同心位置；圆形空腔(3)、环形空腔(4)与所述多层复合薄膜(1)形成可产生弯曲振动的圆形薄膜(5)以及与之同心的环形薄膜(6)；所述顶部电...
【技术特征摘要】
1.一种组合式薄膜pMUTs，其特征在于：自上而下由多层复合薄膜(1)与基底结构(2)组成；所述多层复合薄膜(1)是由压电驱动层结构(1-1)与非驱动层结构(1-2)组合而成；所述压电驱动层结构(1-1)在厚度方向从上至下由顶部电极(1-1-1)、电介质层(1-1-2)和底部电极(1-1-3)组成；所述电介质层(1-1-2)是由多层材料复合而成；所述基底结构(2)上刻蚀有圆形空腔(3)与环形空腔(4)，且环形空腔(4)与圆形空腔(3)处于同心位置；圆形空腔(3)、环形空腔(4)与所述多层复合薄膜(1)形成可产生弯曲振动的圆形薄膜(5)以及与之同心的环形薄膜(6)；所述顶部电极(1-1-1)由覆盖在圆形薄膜(5)上表面的圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)和覆盖在环形薄膜(6)上表面的环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)组成；对圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)与环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)采用同频率但存在相位差的驱动信号进行激励，所述相位差的范围为0至2π；在圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)与环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)覆盖区域下方的电介质层(1-1-2)中的压电材料层在逆压电效应作用下产生面内应力，造成圆形薄膜(5)、环形薄膜(6)翘曲产生弯曲振动。2.根据权利要求1所述的一种组合式薄膜pMUTs，其特征在于：所述电介质层在(1-1-2)厚度方向从上至下依次为屏蔽层(1-1-2-1)和压电材料层(1-1-2-2)。3.根据权利要求1所述的一种组合式薄膜pMUTs，其特征在于：所述圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)布置在圆形薄膜(5)中心位置，并与圆形薄膜(5)互为同心圆，圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)的半径为圆形薄膜(5)半径尺寸的0.5至0.8倍之间；作为本发明的优选实施例，所述环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)与环形薄膜(6)呈同心环结构，环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)的宽度...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵立波，徐廷中，李支康，郭帅帅，李杰，赵一鹤，赵玉龙，蒋庄德，
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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