[发明专利]一种声栅-反射面压电超声能量收集器及其制备方法

权利要求书

1.一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，包括压电声栅、支撑结构和压电反射层，所述压电声栅通过支撑结构与反射面相连；所述压电声栅与压电反射层之间设有反射空腔，用于供超声波在所述压电声栅与压电反射层之间来回反射吸收；所述压电声栅为多层平面结构，所述多层平面上刻蚀有多条相互平行的缝隙；

所述超声能量收集器的制备方法包括以下步骤：

a，提供一种高掺杂的单晶硅衬底；

b，在所述单晶硅衬底上淀积压电材料，形成第一压电材料层；再通过电镀、CVD或者PVD在所述第一压电材料层上形成第一金属电极，然后进行表面平面化处理；

c，在所述第一金属电极上淀积牺牲层，淀积结束后进行表面平面化处理；

d，通过电镀、CVD或者PVD在所述牺牲层上表面形成第三金属电极，再进行表面平面化处理；

e，在所述第三金属电极上淀积压电材料，形成第三压电材料层；

f，在所述第三压电材料层上通过CVD淀积一层SiO₂掩蔽层；

g，涂光刻胶，光刻压电声栅的结构，显影后去除压电声栅狭缝处的光刻胶，刻蚀下方的SiO₂掩蔽层；

h，刻蚀SiO₂掩蔽层缝隙下的第三压电材料层和第三金属电极；

i，在所述SiO₂掩蔽层表面淀积牺牲层材料；

j，进行CMP平面化处理，由上往下研磨牺牲层、SiO₂掩蔽层以及部分第三压电层材料；

k，通过电镀或者CVD在步骤j结束后的表面淀积形成结构反射层，淀积结束后在其表面上淀积一层SiO₂掩蔽层；

l，涂光刻胶，光刻压电声栅的结构，显影后去除压电声栅狭缝处的光刻胶，刻蚀下方的SiO₂掩蔽层；

m，刻蚀SiO₂掩蔽层缝隙下的结构反射层，刻蚀完毕后淀积牺牲层材料；

n，进行CMP平面化处理，由上往下研磨牺牲层、SiO₂掩蔽层以及部分结构反射层材料；

o，淀积压电材料，形成第二压电材料层，淀积结束后进行表面平面化处理；

p，通过电镀、CVD或PVD在所述第二压电材料层上形成第二金属电极；

q，涂光刻胶，光刻压电声栅的结构，显影后去除压电声栅狭缝处的光刻胶，刻蚀下方的第二金属电极和第二压电材料层；

r，去除所有的牺牲层材料。

2.根据权利要求1所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述压电反射层从上往下依次包括：第一金属电极、第一压电材料层和衬底。

3.根据权利要求2所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述第一压电材料层和第一金属电极构成第一能量收集结构，所述第一能量收集结构与衬底组成压电反射层，用于吸收/反射来自所述压电反射层上方的超声波激励。

4.根据权利要求2所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述衬底为高掺杂单晶硅衬底，用于吸收/反射来自衬底上方的超声波激励，还用做所述能量收集器整体结构的衬底以及第一压电材料层的接地电极。

5.根据权利要求1所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述多层平面结构从上往下依次包括：第二金属电极、第二压电材料层、结构反射层、第三压电材料层和第三金属电极。

6.根据权利要求5所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述第二压电材料层和第二金属电极构成第二能量收集结构，所述第三压电材料层和第三金属电极构成第三能量收集结构，所述第二能量收集结构、第三能量收集结构与结构反射层同时吸收/反射来自结构反射层下方和结构反射层上方环境的超声波激励。

7.根据权利要求5所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述结构反射层用于吸收/反射来自外界环境以及所述压电反射层反射回来的超声波，还用作所述压电声栅的固定结构以及第二压电材料层和第三压电材料层的接地电极；

所述结构反射层的材质为铜、铝、镍或者高掺杂多晶硅。

8.根据权利要求1所述的一种声栅-反射面压电超声能量收集器，其特征在于，所述能量收集器的输出电极包括：第一金属电极、第二金属电极和第三金属电极；

所述第一金属电极、第二金属电极、第三金属电极的材质为钛、铂、铝或铜。