【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料和半导体领域，尤指一种压电mems换能器、扬声器装置和电气产品。
技术介绍
1、基于压电材料的器件已深入到现代社会各个层面。传统压电器件主要采用基于石英或陶瓷等块体材料，不仅体积庞大，价格昂贵，还难以采用连续生产模式制造，因此局限于一些特殊应用或高端应用。随着先进材料和半导体技术不断发展，压电薄膜材料沉积技术与mems/cmos制造工艺的集成越来越高，为基于压电薄膜的换能器开辟了一条新路。压电mems换能器包括两种：1.将其他形式信号/能量转换为电学信号/能量的传感器，如压电mems扬声器、用于超声波接收的压电mems超声波换能器(pmut)、压电mems能量收集器、压电mems惯性器件等；2.将电学信号/能量转换为其他形式信号/能量的执行器，如用于超声波发射的压电mems超声波换能器(pmut)、压电mems扬声器、压电mems喷墨打印头等。对于以上各类压电mems声波换能器，一个重要的性能指标是压电材料的机电耦合系数k2，这一耦合系数表征了材料电能-声能的相互转换效率，通常k2值更高的器件由于其对能量的利用和转化效率更高，因此其关键性能指标也更为优异。压电mems声波换能器的机电耦合系数很大程度上由其所采用压电材料所决定，铌酸锂(linbo3简写为ln)或钽酸锂(litao3简写为lt)单晶薄膜由于其具备机电耦合系数大、传播损耗小等优异性能，可显著提升上述器件的性能。
2、实际工作中，通常采用欧拉角来表示ln、lt切型。欧拉角有多种取法，以下是最常见的一种。对于在三维空间里的一个参考系，任何坐标系的
技术实现思路
1、本申请目的在于提供一种压电mems换能器、扬声器装置和电气产品，通过选择合适的欧拉角予以满足目标机电耦合系数或压电常数矩阵，从而提高应用该单晶压电材料的超声换能装置的发射灵敏度和发射声压。
2、为达上述目的，本申请所提供的压电mems换能器，具体包含第一电极层、第二电极层和单晶压电薄膜；所述第一电极层和所述第二电极层分别对应贴设于所述单晶压电薄膜两侧表面；所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜或单晶钽酸锂薄膜，所述单晶压电薄膜具有目标欧拉角的确定切型，使得所激励出的振动模式所对应的所述单晶压电薄膜的压电耦合系数不小于2.4％或压电常数矩阵中e31系数的绝对值不小于0.58。
3、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为13.7％时，所述目标欧拉角为(0°，47°，90°)，(120°，47°，90°)，或(60°，133°，90°)。
4、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为8％时，所述目标欧拉角为(0°，83°，0°)。
5、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角为(0°，24°～146°，0°)。
6、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，且所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内时，所述目标欧拉角为(0°，47°，90°)到达局部最大值；当所述压电耦合系数不小于局部最大值的百分之八十时，所述目标欧拉角为(0°，36°～58°，76°～104°)；当所述压电耦合系数不小于局部最大值的百分之六十时，所述目标欧拉角为(0°，31°～63°，69°～111°)；当所述压电耦合系数不小于局部最大值的百分之四十时，所述目标欧拉角的章动角和自转角的最大最小值分别为(69°，26°)和(117°，63°)，或所述目标欧拉角的章动角的最大最小值为(123°，45°)，自转角的取值范围为(-41°～41°)；当所述压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角的章动角和自转角的最大最小值分别为(76°，19°)和(126°，54°)，或所述目标欧拉角的章动角的最大最小值为(146°，24°)或(108°，133°)，自转角为90°。
7、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶钽酸锂薄膜，所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为3.04％，所述目标欧拉角为(0°，87°，0°)，(120°，87°，0°)或(60°，93°，0°)。
8、在上述实施例中，可选的，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(60°，38°)和(104°，76°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(113°，61°)，自转角的取值范围为(-19°～19°)。
9、在上述实施例中，可选的，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于1.03％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(73°，25°)和(120°，60°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(140°，34°)，自转角的取值范围为(-60°～60°)。
10、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电常数矩阵中e31系数的绝对值为3.04时，所述目标欧拉角的最大值和最小值分别为(60°，130°，90°)和(0°，50°，90°)，或(180°，130°，90°)和(120°，50°，90°)。
11、在上述实施例中，可选的，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，且所述目标欧拉角的自转角为0°时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达局部最大值；当所述压电常数矩阵中e31系数的绝对值不小于0.81时，所述目标欧拉角为(0°，15°～156°，0°)；当所述压电常数矩阵中e31系数的绝对值不小于0.58时，所述目标欧拉角为(0°，9°～162°，0°)；当所述压电常数矩阵中e31系数不小于3.04的0.8倍时，所述目标欧拉角为(0°，72°～99°，0°)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电MEMS换能器，其特征在于，所述换能器包含第一电极层、第二电极层和单晶压电薄膜；
2.根据权利要求1所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为13.7％时，所述目标欧拉角为(0°，47°，90°)，(120°，47°，90°)，或(60°，133°，90°)。
3.根据权利要求2所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为8％时，所述目标欧拉角为(0°，83°，0°)。
4.根据权利要求2所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角为(0°，24°～146°，0°)。
5.根据权利要求4所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，且所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一
6.根据权利要求1所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶钽酸锂薄膜，所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为3.04％，所述目标欧拉角为(0°，87°，0°)，(120°，87°，0°)或(60°，93°，0°)。
7.根据权利要求6所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(60°，38°)和(104°，76°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(113°，61°)，自转角的取值范围为(-19°～19°)。
8.根据权利要求6所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于1.03％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(73°，25°)和(120°，60°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(140°，34°)，自转角的取值范围为(-60°～60°)。
9.根据权利要求1所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电常数矩阵中e31系数的绝对值为3.04时，所述目标欧拉角的最大值和最小值分别为(60°，130°，90°)和(0°，50°，90°)，或(180°，130°，90°)和(120°，50°，90°)。
10.根据权利要求9所述的压电MEMS换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，且所述目标欧拉角的自转角为0°时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达局部最大值；
11.根据权利要求9所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且所述目标欧拉角为(0°，85°，0°)时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达全局最大值；当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且所述目标欧拉角为(0°，50°，90°)时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达全局最小值；
12.根据权利要求1所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述压电常数矩阵中e31系数的绝对值为1.74，且所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内时，所述目标欧拉角的最大值为(60°，131°，90°)或(180°，131°，90°)，最小值为(0°，49°，90°)或(120°，49°，90°)。
13.根据权利要求12所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述目标欧拉角为(0°，87°，0°)时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达局部最大值；
14.根据权利要求12所述的压电MEMS换能器，其特征在于，当所述章动角和所述目标欧拉角的自转角处于一个周期内，且所述目标欧拉角为(0°，87°，0°)时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达局部最大值；所述目标欧拉角为(0°，49°，90°)时，所述压电常数矩阵中e31系数的到达全局最小值；
15.根据权利要求1所述的压电MEMS换能器，其特征在于，所述换能器还包含衬底、被动层和空腔；
16.一种超声换能器装置，其特征在于，所述装置包含权利要求1至15中任一项所述的压电MEMS换能器。
17.根据权利要求16所述...
【技术特征摘要】
1.一种压电mems换能器，其特征在于，所述换能器包含第一电极层、第二电极层和单晶压电薄膜；
2.根据权利要求1所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为13.7％时，所述目标欧拉角为(0°，47°，90°)，(120°，47°，90°)，或(60°，133°，90°)。
3.根据权利要求2所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为8％时，所述目标欧拉角为(0°，83°，0°)。
4.根据权利要求2所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的自转角为0°，且所述单晶压电薄膜的压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角为(0°，24°～146°，0°)。
5.根据权利要求4所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，且所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内时，所述目标欧拉角为(0°，47°，90°)到达局部最大值；
6.根据权利要求1所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶钽酸锂薄膜，所述单晶压电薄膜的压电耦合系数为3.04％，所述目标欧拉角为(0°，87°，0°)，(120°，87°，0°)或(60°，93°，0°)。
7.根据权利要求6所述的压电mems换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于2.4％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(60°，38°)和(104°，76°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(113°，61°)，自转角的取值范围为(-19°～19°)。
8.根据权利要求6所述的压电mems换能器，其特征在于，当所述目标欧拉角的章动角和自转角处于一个周期内，且压电耦合系数不小于1.03％时，所述目标欧拉角的为章动角和自转角的最大最小值分别为(73°，25°)和(120°，60°)，或所述目标欧拉角的为章动角的最大最小值为(140°，34°)，自转角的取值范围为(-60°～60°)。
9.根据权利要求1所述的压电mems换能器，其特征在于，在所述单晶压电薄膜为单晶铌酸锂薄膜，所述目标欧拉角的旋进角和章动角处于一个周期内，且所述单晶压电薄膜的压电常数矩阵中e31系数的绝对值为3.04时，所述目标欧拉角的最大值和最小值分别为(60°，130°，90°)和(0°，50°，9...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁明可，
申请(专利权)人：深圳市盛佳丽电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。