[发明专利]具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器

权利要求书

1.一种具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：包括基底(4)、底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，基底(4)背面中间部分开设槽形空腔，使基底(4)正面形成弹性结构层(41)，槽形空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；所述的槽形空腔由4个相同的圆柱形空腔单元(01)相切形成，且四个圆柱形空腔单元(01)之间夹持的柱形的基底(4)也同时掏空；每个空腔单元(01)上方的弹性结构层(41)的正面依次堆叠底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，与弹性结构层(41)共同构成四个振动薄膜单元(00)；其中底电极(3)连续覆盖基底(4)的正面，压电层(2)和上电极(1)均呈圆形且圆心与所述的空腔单元(01)同轴；所述压电层(2)面积大于上电极(1)面积。

2.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的振动薄膜单元(00)的厚度为5～20μm，空腔单元(01)半径为25μm～1mm。

3.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的基底(4)的厚度为100μm～1mm。

4.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的上电极(1)半径为0.55R～0.7R，R为空腔单元(01)的半径。

5.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的振动薄膜单元(00)与圆柱形空腔单元(01)同心。

6.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的基底(4)和弹性结构层(41)为半导体材料硅，包括单晶硅或多晶硅。

7.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的槽形空腔通过在基底(4)背面选择性刻蚀形成。

8.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的压电层(2)中的压电材料为氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅压电陶瓷。

9.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的底电极(3)为硼掺杂的硅，或金属材料金、铂、铝或锡。

10.根据权利要求1所述的具有特定模态振型的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的上电极(1)为金属材料金、铂、铝或锡。