双层锂硼酸压电微型超声换能器

压电微型超声换能器（PMUT）在要求机械韧性、热稳定性和紧凑尺寸的应用中广泛使用。近期的努力表明，单晶锂硼酸（LN）是具有高电机耦合系数（k2）和双向性能的有前景的 PMUT 材料平台。此外，LN 薄膜转移技术的进展使得高品质周期脉偏压电薄膜（P3F）成为可能，从而实现无中间电极的双层压电堆。本文展示了一种集成了机械刚性、厚度为 20 微米的 P3F LN 活动层的双层 PMUT。我们通过材料对比，随后进行大量膜几何优化和 PMUT k2 的提升。我们展示了一个 775 kHz 梁振模式器件，具有 200 的品质因数（Q）和提取的 k2 为 6.4%，实现 65 nm/V 的高传输效率，同时拥有机械刚性的活动层。我们利用高性能演示了极端温度韧性，展示了至高 600 $^\circ$C 的稳定器件运行，以及至高 900 $^\circ$C 的器件存活，凸显了 LN 作为韧性 PMUT 平台的潜力。