[发明专利]一种基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器及其制备方法

说明书

本发明提供了基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器，包括：钙钛矿吸光层，用于吸收光能及转化成热能；热膨胀材料层，用于吸热发生热致伸缩，产生超声波；以及衬底；其中，所述钙钛矿吸光层是由卤素钙钛矿材料制成，所述热膨胀材料层是由热膨胀材料制成，所述衬底是钙钠玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃中的至少一种。本发明的基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器具备较高的光声转化效率，较宽的频谱带宽等优点。

技术领域

本发明属于超声技术领域，更具体地，涉及一种基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器及其制备方法。

背景技术

凭借安全便捷、价格低廉、实时性好、无辐射伤害等优点，医学超声在临床疾病诊断与治疗中一直发挥着重要的作用。作为超声产生与接收的关键部件，超声换能器一直是国内外研究的热点。传统超声换能器是电驱动器件，依靠材料的压电与逆压电特性，实现“电”与“声”之间的能量和信息的交互。

随着人们对光致超声效应的认识与研究逐渐深入，光致超声换能器的概念被提出。光致超声换能器属于光驱动器件，依靠脉冲激光照射光致超声材料产生超声信号，结合光纤技术可接收与解读超声回波信号。就成像而言，与传统压电型器件相比，光致超声换能器单元尺寸易小于100μm而且每个单元间没有串扰的影响，也不用考虑电连接问题，因此其在内窥式超声成像、特别是在高密度阵列研制方面具有很大的优势；从治疗上看，同压电型器件相比，光致超声换能器体积小、频率高、聚焦更准确，而且不存在加载高电压的安全顾虑，所以其在内窥式超声治疗方面具有更广阔的前景，现在使用的吸光层材料有碳纳米管、碳纳米纤维和炭黑，这些材料吸光系数小、比热容大，从而导致光致超声换能器光声转化效率低，频谱带宽小。

因此，如何提供一种全新的光致超声换能器，以解决现有技术中所存在的光声转化效率低、频谱带宽小的技术问题一直是本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器及其制备方法，以至少解决上述部分技术问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种基于卤素钙钛矿材料的光致超声换能器，包括：钙钛矿吸光层，用于吸收光能及转化成热能；热膨胀材料层，用于吸热发生热致伸缩，产生超声波；以及衬底；其中，所述钙钛矿吸光层是由卤素钙钛矿材料制成，所述热膨胀材料层是由热膨胀材料制成，所述衬底是钙钠玻璃、ITO玻璃、FTO玻璃中的至少一种。

可选的，所述卤素钙钛矿材料的化学式满足ABX₃或A₂CDX₆；其中，所述ABX₃或A₂CDX₆中的A为甲胺根阳离子MA⁺、甲脒根阳离子FA⁺、以及铯阳离子Cs⁺中的至少一种；所述ABX₃中的B为铅阳离子Pb²⁺、以及锡阳离子Sn²⁺中的至少一种；所述A₂CDX₆中的C为银阳离子Ag⁺；所述A₂CDX₆中的D为铋阳离子Bi³⁺、锑阳离子Sb³⁺、以及铟阳离子In³⁺中的至少一种；所述ABX₃或A₂CDX₆中的X为氯阴离子Cl^-、溴阴离子Br^-、以及碘阴离子I^-中的至少一种。

可选的，所述热膨胀材料为聚二甲基硅氧烷。

可选的，所述吸光层的厚度为300nm-1μm。