本发明公开了一种电极形状调控的高超声波收发性能CMUTs。
常规CMUTs的上电极为圆形或多边形，至少覆盖悬空薄膜的中心区域；与常规CMUTs的上电极结构不同，本发明CMUTs的中空电极中心区域设置通孔，电极未覆盖悬空薄膜的中心区域。
本发明所述中空电极设计可通过静电软化效应减小悬空薄膜中心与固支于支柱区域之间的薄膜区域的刚度，保持薄膜中心区域刚度不变，使得悬空薄膜发生类活塞式振动，从而增大整个悬空薄膜的平均位移，提高超声波的发射强度和接收灵敏度。
本发明所提出的中空电极CMUTs解决了常规CMUTs超声发射与接收性能相互制约的问题，能有效实现超声波发射和接收性能的同时提高，且结构与工艺简单，可用于超声生物特征识别、3D超声姿态识别等空气耦合应用领域。

李支康 蒋庄德 赵立波 李杰 郭帅帅 胡开明 张文明 徐廷中 赵一鹤 刘子晨

西安交通大学 上海交通大学

710049陕西省西安市咸宁西路28号

本发明公开了一种电极形状调控的高超声波收发性能CMUTs。
常规CMUTs的上电极为圆形或多边形，至少覆盖悬空薄膜的中心区域；与常规CMUTs的上电极结构不同，本发明CMUTs的中空电极中心区域设置通孔，电极未覆盖悬空薄膜的中心区域。
本发明所述中空电极设计可通过静电软化效应减小悬空薄膜中心与固支于支柱区域之间的薄膜区域的刚度，保持薄膜中心区域刚度不变，使得悬空薄膜发生类活塞式振动，从而增大整个悬空薄膜的平均位移，提高超声波的发射强度和接收灵敏度。
本发明所提出的中空电极CMUTs解决了常规CMUTs超声发射与接收性能相互制约的问题，能有效实现超声波发射和接收性能的同时提高，且结构与工艺简单，可用于超声生物特征识别、3D超声姿态识别等空气耦合应用领域。