[發(fā)明專利]多頻壓電式微型超聲換能器單元、陣列和方法

在審

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112452694A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫長河;羅明璋;黑創(chuàng)
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

1.多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于，包括：自下向上依次層疊設(shè)置的襯底、支撐膜、底電極、壓電薄膜和頂電極；

其中，所述支撐膜和所述壓電薄膜中至少有一個被設(shè)計成隨厚度變化的結(jié)構(gòu)，且該結(jié)構(gòu)沿厚度方向的截面為階梯形、三角形、拋物線形或凸臺形。

2.如權(quán)利要求1所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于：所述襯底中含有一個空腔，且空腔的水平截面形狀為多邊形、圓形或橢圓形。

3.如權(quán)利要求1所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于：所述襯底的材料包括但不限于：硅、碳化硅、藍寶石、玻璃、氮化鎵、砷化鎵、銅箔、聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯和它們的多層復(fù)合物。

4.如權(quán)利要求1所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于：所述支撐膜的材料包括但不限于：硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅、石墨烯、銅箔、MXene材料、聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯和它們的多層復(fù)合物。

5.如權(quán)利要求1所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于：所述的壓電薄膜的材料包括但不限于：鋯鈦酸鉛系、鈦酸鉛系、鈮酸鉛系、摻鈮鋯鈦酸鉛系、鈦酸鉍系、氮化鋁、摻鈧氮化鋁、氧化鋅、石英、二硫化鉬、聚偏氟乙烯和由它們衍生的復(fù)合物。

6.如權(quán)利要求1所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元，其特征在于：所述底電極和所述頂電極由電阻率小于等于0.001Ω·cm的金屬或非金屬導(dǎo)電材料構(gòu)成。

7.一種多頻壓電式微型超聲換能器陣列，其特征在于：包含權(quán)利要求1-6任一所述的多頻壓電式微型超聲換能器單元。

8.如權(quán)利要求7所述的一種多頻壓電式微型超聲換能器陣列，其特征在于：陣列中的多頻壓電式微型超聲換能器單元為同一種單元結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求7所述的一種多頻壓電式微型超聲換能器陣列，其特征在于：所述陣列采用不同種的多頻壓電式微型超聲換能器單元結(jié)構(gòu)按照交織的方式排列構(gòu)成。

10.一種多頻壓電式微型超聲換能器單元的制作方法，其特征在于，包括：

S1、標(biāo)準(zhǔn)清洗襯底，刻蝕襯底，形成具有一定截面形狀的空腔；

S2、在襯底的上表面制作支撐膜；

S3、在支撐膜的上表面沉積導(dǎo)電材料作為底電極，并對底電極進行圖形化處理；

S4、在底電極的上表面沉積壓電薄膜，并對壓電薄膜按照空腔的截面形狀進行圖形化處理；

S5、在壓電薄膜的上表面沉積導(dǎo)電材料作為頂電極，對頂電極進行圖形化處理。