[发明专利]一种超声换能器及其参数配置方法

说明书

本申请公开了一种超声换能器及其参数配置方法，其中，所述超声换能器参数配置方法包括：提供一个超声换能器，所述超声换能器包括：上电极、振膜、绝缘层、衬底；在所述衬底施加预设电压，所述衬底的电荷在所述预设电压的作用下隧穿至所述绝缘层，使得所述绝缘层存储有预设数量的电荷，所述预设数量的电荷用于配置所述超声换能器的带宽分数增大为预设带宽分数，和配置所述超声换能器的共振频率为预设频率。本申请超声换能器通过电学方法对共振频率进行调控，运用电荷隧穿提高带宽分数。

技术领域

本申请涉及超声技术领域，具体涉及一种超声换能器及其参数配置方法。

背景技术

随着科技的不断发展，超声换能器逐渐在多个领域中得到了运用，超声换能器技术是医学成像领域的核心技术。

超声换能器的带宽是影响发射效率和接收分辨率的重要因素，低带宽问题使得换能器在超声应用中受到了限制，目前，匹配层技术是拓宽换能器带宽的一种行之有效的方法，但是工艺复杂，电容式超声换能器(CMUT)具有较高的带宽，但是在低频应用中遇到难题，需变薄变长来降低刚度获得低的共振频率。超声换能器设计依赖物理结构尺寸，在低频应用中，需通过改变物理结构尺寸来降低频率，在高频应用中，需通过改变物理结构尺寸，采用小尺寸提高中心频率，带来了来刚度过大灵敏度低的问题。

发明内容

本申请提供一种超声换能器及其参数配置方法，所述超声换能器通过电学方法对共振频率进行调控，运用电荷隧穿获得大的带宽分数。

本申请第一方面提供了一种超声换能器，包括：上电极、振膜、绝缘层、衬底，所述衬底掺杂预设物质形成具有导电特性的下电极，所述绝缘层由具有电荷存储能力的预设材料制成；

所述上电极设置于所述振膜的外表面，所述绝缘层相对于所述振膜的内表面进行设置，且所述振膜与所述绝缘层之间形成空腔，所述绝缘层设置于所述衬底的第一表面，所述第一表面为所述衬底的靠近所述振膜的表面；

所述衬底用于在预设电压的作用下将所述衬底的电荷隧穿至所述绝缘层，使得所述绝缘层存储有预设数量的电荷；所述预设数量的电荷用于配置所述超声换能器的带宽分数增大为预设带宽分数，和配置所述超声换能器的频率为预设频率。

结合本申请第一方面，在本申请第一方面的一种可能的实施方式中，所述绝缘层结构包括以下任意一种：

单层绝缘层；

叠层设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层。

在一种可能的实施方式中，所述绝缘层的结构包括叠层设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层；所述叠层设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层中，所述第一子绝缘层为电荷俘获层，所述第二子绝缘层为电荷隧穿层，所述第二子绝缘层设置在所述第一子绝缘层和所述衬底之间。

在一种可能的实施方式中，所述绝缘层厚度为16-55nm。

在一种可能的实施方式中，所述预设材料包括以下任意一种：氮氧化硅、多晶硅。

在一种可能的实施方式中，所述预设物质包括：铝。

在一种可能的实施方式中，所述预设数量的电荷与所述超声换能器的带宽分数之间的关系为正比例关系，所述绝缘层存储的电荷的数量与所述超声换能器的共振频率之间的关系为反比例关系。

本申请第二方面提供超声换能器的参数配置方法，所述方法包括：

提供一个超声换能器，所述超声换能器包括：上电极、振膜、绝缘层、衬底，所述衬底掺杂预设物质形成具有导电特性的下电极，所述绝缘层由具有电荷存储能力的预设材料制成；

所述上电极设置于所述振膜的外表面，所述绝缘层相对于所述振膜的内表面进行设置，且所述振膜与所述绝缘层之间形成空腔，所述绝缘层设置于所述衬底的第一表面，所述第一表面为所述衬底的靠近所述振膜的表面；