[发明专利]一种电容式超声换能器及其制造方法

说明书

本发明公开一种电容式超声换能器及其制造方法。其中，所述超声换能器包括：从下到上依次设置的衬底、绝缘隔离层和石墨烯层，在所述衬底上与所述石墨烯层对应的位置设置下电极，所述石墨烯层和所述下电极之间设置空腔，所述石墨烯层、所述下电极和所述空腔形成平板式电容结构。所述方法用于制造上述超声换能器。本发明提供的电容式超声换能器及其制造方法，提高了超声换能器的灵敏度。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种电容式超声换能器及其制造方法。

背景技术

光声成像作为一种近年来新型的医疗成像手段，具有对人体安全、体积小、成本较低、成像深度可调节、分辨率更高等特点，在医学诊断与治疗、遥感与遥控等技术领域有着广泛的应用前景。

超声换能器是实现声能与电能互换的部件，是实现光声成像最关键的传感单元。现有技术中，传统压电陶瓷超声换能器因具有机电转换效率高、易与电路匹配、性能稳定、易加工和成本低等优点得到广泛的应用。但是由于压电陶瓷材料存在声阻抗高，不易与人体软组织及水的声阻抗匹配，并且具有机械品质因数高，带宽窄，脆性大、抗张强度低、高密度阵元及超薄高频换能器不易加工等缺陷。

因此，如何提出一种超声换能器，能够提高超声换能器的灵敏度成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电容式超声换能器及其制造方法。

一方面，本发明提出一种电容式超声换能器，包括从下到上依次设置的衬底、绝缘隔离层和石墨烯层，在所述衬底上与所述石墨烯层对应的位置设置下电极，所述石墨烯层和所述下电极之间设置空腔，所述石墨烯层、所述下电极和所述空腔形成平板式电容结构。

其中，所述石墨烯层为1～10层石墨烯薄膜。

其中，所述空腔为圆孔，所述圆孔的半径为0.5～200μm。

其中，所述空腔的厚度为0.1～10μm。

其中，所述衬底采用二氧化硅或者柔性有机材料。

其中，所述下电极采用锗和金复合金属电极、多晶硅电极或者透明的导电玻璃。

其中，所述绝缘隔离层采用二氧化硅或者柔性有机绝缘材料。

其中，还包括上电极触点，所述上电极触点设置在所述绝缘隔离层上，并与所述石墨烯层相连。

另一方面，本发明提供一种电容式超声换能器制造方法，包括：

在衬底上形成下电极；

在所述衬底上形成绝缘隔离层，所述绝缘隔离层覆盖所述下电极；

在所述下电极上方的绝缘隔离层制作出贯通所述绝缘隔离层的空腔；

将石墨烯层转移到所述绝缘隔离层上，并覆盖所述空腔。

其中，在所述将石墨烯层转移到所述绝缘隔离层上，并覆盖所述空腔之前还包括：

在所述绝缘隔离层上形成上电极触点；

相应地，将石墨烯层转移到所述绝缘隔离层上，并覆盖所述腔体包括：

将所述石墨烯层转移到所述绝缘隔离层上，并至少覆盖所述上电极触点的一部分，以实现所述石墨烯层与所述上电极触点的电连接。

本发明提供的电容式超声换能器及其制造方法，由于从下到上依次设置衬底、绝缘隔离层和石墨烯层，在衬底上与石墨烯层对应的位置设置下电极，在石墨烯层和下电极之间设置空腔，石墨烯层、下电极和空腔形成平板式电容结构，提高了超声换能器的灵敏度。

附图说明