[发明专利]一种组合式薄膜pMUTs及其制备方法

摘要

本发明提供了一种组合式薄膜pMUTs及其制备方法，组合式薄膜结构由圆形薄膜以及环绕在圆形薄膜周向，并与之同心的环形薄膜组成，其整体结构从上至下依次包括上电极、振动薄膜压电驱动层、下电极、振动薄膜结构层、薄膜支撑结构以及基底结构；用于超声波发射工作模式时，通过对圆形薄膜以及环形薄膜以一定的相位差进行激励，造成圆形薄膜‑流体介质‑环形薄膜之间的耦合作用，大幅提高单元超声发射功率；用于超声波接收工作模式时，圆形薄膜和环形薄膜均发生振动，产生可探测的电信号，同时通过圆形薄膜与环形薄膜结构在流体介质中的谐振频率偏差，实现超声的宽带宽接收性能。本发明提出的组合式薄膜结构pMUTs，具有高发射功率和宽带宽接收性能。

主权项

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。