[发明专利]多频压电式微型超声换能器单元、阵列和方法

权利要求书

1.多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于，包括：自下向上依次层叠设置的衬底、支撑膜、底电极、压电薄膜和顶电极；

其中，所述支撑膜和所述压电薄膜中至少有一个被设计成随厚度变化的结构，且该结构沿厚度方向的截面为阶梯形、三角形、抛物线形或凸台形。

2.如权利要求1所述的多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于：所述衬底中含有一个空腔，且空腔的水平截面形状为多边形、圆形或椭圆形。

3.如权利要求1所述的多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于：所述衬底的材料包括但不限于：硅、碳化硅、蓝宝石、玻璃、氮化镓、砷化镓、铜箔、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯和它们的多层复合物。

4.如权利要求1所述的多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于：所述支撑膜的材料包括但不限于：硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅、石墨烯、铜箔、MXene材料、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯和它们的多层复合物。

5.如权利要求1所述的多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于：所述的压电薄膜的材料包括但不限于：锆钛酸铅系、钛酸铅系、铌酸铅系、掺铌锆钛酸铅系、钛酸铋系、氮化铝、掺钪氮化铝、氧化锌、石英、二硫化钼、聚偏氟乙烯和由它们衍生的复合物。

6.如权利要求1所述的多频压电式微型超声换能器单元，其特征在于：所述底电极和所述顶电极由电阻率小于等于0.001Ω·cm的金属或非金属导电材料构成。

7.一种多频压电式微型超声换能器阵列，其特征在于：包含权利要求1-6任一所述的多频压电式微型超声换能器单元。

8.如权利要求7所述的一种多频压电式微型超声换能器阵列，其特征在于：阵列中的多频压电式微型超声换能器单元为同一种单元结构。

9.如权利要求7所述的一种多频压电式微型超声换能器阵列，其特征在于：所述阵列采用不同种的多频压电式微型超声换能器单元结构按照交织的方式排列构成。

10.一种多频压电式微型超声换能器单元的制作方法，其特征在于，包括：

S1、标准清洗衬底，刻蚀衬底，形成具有一定截面形状的空腔；

S2、在衬底的上表面制作支撑膜；

S3、在支撑膜的上表面沉积导电材料作为底电极，并对底电极进行图形化处理；

S4、在底电极的上表面沉积压电薄膜，并对压电薄膜按照空腔的截面形状进行图形化处理；

S5、在压电薄膜的上表面沉积导电材料作为顶电极，对顶电极进行图形化处理。