[发明专利]具有高K电介质的CMUT

权利要求书

1.一种电容式超声换能器，包括：

第一电极；

第二电极；

第三电极，所述第三电极包括相对于所述第一电极可塌陷地间隔设置 的中央区域，和从所述中央区域向外设置并相对于所述第二电极可塌陷地 间隔设置的外围区域；

高介电常数材料层，其设置在所述第三电极和所述第一电极之间，以 及所述第三电极和所述第二电极之间，其中，所述高介电常数材料层包括 压电高介电常数材料层；以及

第四电极，其中，所述第三电极和所述第四电极协作以将电场施加给 所述压电高介电常数材料层。

2.根据权利要求1所述的电容式超声换能器，其中，所述第三电极和 所述第四电极中的每个都附贴于所述高介电常数材料层。

3.根据权利要求2所述的电容式超声换能器，其中，所述高介电常数 材料层被夹在所述第三电极和所述第四电极之间，并形成所述压电高介电 常数材料层的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的电容式超声换能器，其中，所述第三电极和 所述第四电极协作以产生相对于所述压电高介电常数材料层的d31模式压 电耦合。

5.根据权利要求2所述的电容式超声换能器，其中，所述第三电极和 所述第四电极沿着所述高介电常数材料层的公共侧设置。

6.根据权利要求5所述的电容式超声换能器，其中，所述第三电极和 所述第四电极是相互交叉的。

7.根据权利要求5所述的电容式超声换能器，其中，所述第三电极和 所述第四电极协作以产生相对于所述压电高介电常数材料层的d33模式压 电耦合。

8.根据权利要求1所述的电容式超声换能器，其中，所述第二电极设 置在所述第一电极和所述第四电极之间，并且所述第三电极还包括从所述 中央区域向外设置并且相对于所述第四电极可塌陷地间隔设置的另一外围 区域，并且其中，所述高介电常数材料层进一步设置在所述第三电极和所 述第四电极之间。

9.一种医学成像系统，包括根据权利要求1所述的电容式超声换能器。

10.一种医学成像系统，包括设置在公共基板上的根据权利要求1所 述的电容式超声换能器的阵列。

11.一种操作电容式超声换能器的方法，包括：

提供电容式超声换能器，所述换能器包括第一电极、第二电极、第三 电极、第四电极，以及高介电常数材料层，其中，所述第三电极相对于所 述第一电极和所述第二电极中的每个可塌陷地间隔，所述高介电常数材料 层设置在所述第三电极和所述第一电极之间，以及所述第三电极和所述第 二电极之间，其中，所述高介电常数材料层包括压电高介电常数材料层；

相对于所述第一电极使所述第三电极的中央区域塌陷，从而使所述高 介电常数材料层被夹入其中；

相对于所述第二电极使从所述中央区域向外设置的所述第三电极的外 围区域振荡；以及

相协作地使用所述第三电极和所述第四电极以产生相对于所述压电高 介电常数材料层的压电耦合。

12.根据权利要求11所述的操作电容式超声换能器的方法，还包括利 用所述压电耦合来校准从包括所述电容式超声换能器的间隙、硬度和性能 的组中选择的至少一个。

13.根据权利要求11所述的操作电容式超声换能器的方法，还包括利 用所述压电耦合来支持所述电容式超声换能器的电容驱动。

14.根据权利要求11所述的操作电容式超声换能器的方法，其中，所 述压电耦合包括d33模式压电耦合。

15.根据权利要求11所述的操作电容式超声换能器的方法，其中，所 述压电耦合包括d31模式压电耦合。