具有多个频率的抽象微型超声传感器阵列是内窥镜光声成像(PAI)系统中的关键组件,可实现高空间分辨率和生物医学应用的大型成像深度。在本文中,我们报告了基于陶瓷薄膜PZT的开发,基于PZT的双重和多频压电微机械超声传感器(PMUT)阵列以及其PAI应用的演示。的长度为3.5毫米或直径10 mm,正方形和环形PMUT阵列,含有多达2520 pm的元素,并且用于内窥镜PAI应用,开发了从1 MHz到8 MHz的多个频率。通过晶片键和化学机械抛光(CMP)技术获得厚度为9μm的薄陶瓷PZT,并用作PMUT阵列的压电层,其压电常数D 31的测量高达140 pm/v。从这个高的压电常数中获得的好处,制造的PMUT阵列表现出高机电耦合系数和较大的振动位移。除了电气,机械和声学表征外,还使用嵌入到琼脂幻像中的铅笔导线进行了PAI实验。通过具有不同频率的PMUT元素成功检测到光声信号,并用于重建单一和融合的光声图像,这清楚地证明了使用双频和多频PMUT阵列的优势,以提供具有高空间分辨率的全面光声图像,并同时使用高空间分辨率和较大的信号和较大的信号比率。
开发了铁电纤锌矿氮化铝钪 (Al 1 − x Sc x N) 固溶体的 Landau – Devonshire 热力学能量密度函数。该函数使用现有的实验和理论数据进行参数化,能够准确再现块体和薄膜的成分相关铁电特性,例如自发极化、介电常数和压电常数。发现纤锌矿结构保持铁电性的最大 Sc 浓度为 61 at. %。对 Al 1 − x Sc x N 薄膜的详细分析表明,铁电相变和特性对基底应变不敏感。这项研究为新型铁电纤锌矿固溶体的定量建模奠定了基础。
压电材料响应施加的电场,从施加的机械应力或机械应变中产生电荷。在最近的汽车中,它们用于测量道路状况的压力传感器和检测障碍物的后声纳。Pb(Zr,Ti)O 3 (以下简称 PZT) 陶瓷是一种铁电材料,已广泛应用于压电应用。然而,在过去的几十年里,已经开发出压电性能超过 PZT 陶瓷的 Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (以下简称 PMN-PT) 和 Pb(In 1/2 Nb 1/2 )O 3 -Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (以下简称 PIN-PMN-PT) 单晶 1, 2)。由于这些单晶具有优异的压电性能(压电常数d 33 高达2 000 pC/N,机电耦合因子k 33 高达0.9),可以提高医学超声图像的质量。