PMUT器件及其制備方法

PMUT器件及其制備方法一、PMUT器件簡介PMUT，全稱為PiezoelectricMicromachinedUltrasoundTransducers，中文名為壓電微加工超聲波傳感器。正如其名稱中所示，該器件是一種通過壓電效應來產(chǎn)生和探測超聲波信號的微型傳感器。相比傳統(tǒng)的超聲波傳感器，PMUT具有如下優(yōu)點：小型化。PMUT器件通常體積很小，能夠制造出幾百微米甚至更小的尺寸，因此適用于需要在非常小的區(qū)域內(nèi)進行測量和成像的應用場景。高靈敏度。由于器件尺寸小、質(zhì)量輕，PMUT器件的質(zhì)量效應和慣性較小，在接收到超聲波時響應速度快，信號捕獲靈敏度較高。低功耗。PMUT器件由于采用微電子加工工藝生產(chǎn)，可以實現(xiàn)非常低的工作電壓和電流，從而實現(xiàn)低功耗。PMUT器件通常應用于醫(yī)療成像、無損檢測、噪聲控制等領域。二、PMUT器件的制備方法PMUT器件的制備方法通常包括以下幾個步驟：1.壓電膜的制備PMUT器件的核心部件是壓電膜，因此需要先準備壓電膜。常見的制備方法有以下幾種：PZT溶膠漿涂層法。該方法需要將鈦酸鉛鹽（PbTiO3）和鋯鈦酸鉛（PbZrTiO3）等壓電材料混合成溶膠漿料，然后通過漿液涂層、干燥、燒結等步驟制備出薄膜狀的壓電材料。微電子加工法。該方法需要利用光刻、蒸發(fā)、離子注入等微電子加工工藝制備出壓電材料膜。此種方法制備出的壓電膜厚度一般在數(shù)百納米至數(shù)微米之間，薄而均勻。2.器件結構的制備壓電膜制備完畢后，需要將其與電極、支撐結構等元件組合起來，形成完整的PMUT器件。常見的結構包括：聲圈型結構。該結構采用類似于普通揚聲器的形式，將壓電膜疊加在直徑較小的針孔上，形成一個圓筒形的結構。聲圈通電時，將產(chǎn)生磁場驅動壓電膜振動。諧振型結構。諧振型結構采用類似諧振盤或者MEMS陀螺儀的結構，利用PMUT膜在壓電作用下振動產(chǎn)生超聲波信號。該結構設計靈活，可以根據(jù)需要設計不同形狀和尺寸的諧振結構。3.固定和封裝PMUT器件制備完畢后，需要將器件固定在芯片或傳感器上，并進行封裝。其中，封裝材料需要具有較高的聲傳導和絕緣性能，不會對信號產(chǎn)生干擾。三、PMUT器件的應用領域PMUT器件具有廣泛的應用領域，其中最主要的幾個領域包括：1.醫(yī)療成像PMUT器件常用于醫(yī)療超聲波成像領域。通過PMUT器件可以制造出迷你型的超聲探頭，利用其高靈敏度和低功耗等特點，可以對人體內(nèi)部進行高清晰度的成像。2.無損檢測PMUT器件也可以用于無損檢測領域。例如，在鋼鐵制造、飛機制造、汽車制造等行業(yè)中，經(jīng)常需要對材料進行非破壞性的檢測，避免潛在的缺陷和風險。PMUT器件的高靈敏度和小尺寸，可以幫助實現(xiàn)更加精準的無損檢測。3.噪聲控制PMUT器件也可以用于噪聲控制領域。由于器件具有超高的靈敏度和響應速度，可以用于聲波噪聲的控制和抑制，例如在汽車、飛機、電子設備等場景中，可以減少環(huán)境噪聲的干擾。四、PMUT器件的未來展望PMUT器件由于其小型化、高靈敏度、低功耗等特點，具有廣闊的應用前景。未來，隨