[发明专利]一种组合式变刚度薄膜pMUTs及其制备方法

权利要求书

1.一种组合式变刚度薄膜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；

所述非驱动层结构(1-2)下表面刻蚀有圆形凹槽(3-1)与环形凹槽(4-1)，且环形凹槽(4-1)与圆形凹槽(3-1)处于同心位置；

所述基底结构(2)上刻蚀有圆形空腔(3-2)与环形空腔(4-2)，且环形空腔(4-2)与圆形空腔(3-2)处于同心位置；圆形空腔(3-2)和环形空腔(4-2)与对应的圆形凹槽(3-1)和环形凹槽(4-1)形成pMUTs的真空腔体，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)；所述非驱动层结构(1-2)下表面的圆形凹槽(3-1)和环形凹槽(4-1)分别用于对圆形薄膜(5)和环形薄膜(6)进行刚度调节；

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所述的一种组合式变刚度薄膜pMUTs，其特征在于：所述电介质层(1-1-2)在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所述的一种组合式变刚度薄膜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；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)的宽度为环形薄膜(6)宽度尺寸的0.4至0.7倍之间。

4.根据权利要求1所述的一种组合式变刚度薄膜pMUTs，其特征在于：加载于圆形薄膜驱动电极(1-1-1-1)与环形薄膜驱动电极(1-1-1-2)上的驱动信号V₁与V₂均为正弦信号，且两者幅值相等，相位相差π。