CN110523607B - 一种压电发射电容感知高性能mut单元及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电发射电容感知高性能MUT单元及其制备方法，将PMUT单元的超声发射工作模式与CMUT单元的超声接收工作模式相互结合。该MUT单元由压电驱动环形薄膜与叠加于环形薄膜上表面的圆形电容感知薄膜组成。在超声发射工作模式，环形薄膜基于逆压电效应进行驱动，同时带动叠加在其上的圆形薄膜产生活塞式振动，从而提高超声发射指向性以及超声输出。在超声接收工作模式，环形薄膜与圆形薄膜同时受到入射超声作用产生挠度。由于圆形薄膜与环形薄膜挠度的叠加，增大了电容上极板与电容下极板之间的行程变化量，从而提高单元超声接收灵敏度；同时，这也使得单元在超声接收模式下能采用更低的偏置电压工作在塌陷模式，进一步增加单元的超声接收灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于超声换能器技术领域，具体涉及一种压电发射电容感知高性能MUT单元及其制备方法。
背景技术
基于MEMS技术的微型超声换能器(Micromachined Ultrasonic Transducer,MUT)因具有微型化、与流体阻抗匹配特性好、可实现批量化制备、易于实现二维阵列加工以及易于与ICs集成等特点，在即时超声成像与治疗(Point of Care Diagnostics,POC)、超声生物特征识别、3D超声姿态识别与非接触控制等前沿应用领域具有巨大应用潜力。微型超声换能器主要包括电容式微加工超声换能器(Capacitive MicromachinedUltrasonicTransducer,CMUT)和压电式微加工超声换能器(PiezoelectricMicromachinedUltrasonic Transducer,PMUT)两大类。相对于CMUT，基于AlN、ZnO等压电材料、采用弯曲振动模式的PMUT在低功耗应用领域具有突出优势，但由于AlN、ZnO材料的压电系数远小于PZT材料，导致PMUT机电耦合系数、带宽及接收灵敏度等性能还远落后于CMUT。虽然部分研究者通过结构设计来提高PMUT性能，但仍未获得根本性改善。
尽管CMUT在带宽、机电耦合系数和接收灵敏度等性能方面具有突出优势，然而其受制于静电驱动模式，对其结构设计造成很大的限制，同时也限制了其在发射灵敏度方面的提高。因此基于MEMS技术的微型超声换能器(Micromachined Ultrasonic Transducer,MUT)在即时超声成像与治疗、超声生物特征识别、3D超声姿态识别与非接触控制等前沿技术领域仍面临亟待解决的技术难题：
(1)即时超声成像、3D超声姿态识别等技术要求超声换能器具有低工作电压、低功耗和便携性。例如，超声指纹识别技术需要超声换能器的功耗在mW甚至更低级别，以便与手机等电子器件集成使用后降低整机功耗，提高待机时间，而目前常规的CMUT工作电压大、功耗高，工作时所需加载的高直流偏置电压(几十至几百伏不等)限制了其在便携式、低功耗以及长期在线检测方面的应用；
(2)理想的超声换能器应同时具有很好的超声波发射和超声波接收性能。但目前常规的PMUT所适用压电材料性能限制了其接收灵敏度的提高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种压电发射电容感知高性能MUT单元及其制备方法，降低了MUT单元的工作电压，提高单元超声接收灵敏度。
为达到上述目的，本发明一种压电发射电容感知高性能MUT单元，包括电容感知模块与压电发射模块，所述电容感知模块包括电容上极板和设置在电容上极板下方的电容下极板，所述电容上极板和电容下极板之间具有电容感知空腔，所述电容下极板覆盖在压电发射模块上表面；所述压电发射模块包括自上至下依次设置的驱动膜结构层，驱动膜压电层，薄膜键合层，支柱和基底，所述基底上端面设置有支柱和凸起，所述支柱和凸起上覆盖有薄膜键合层，所述薄膜键合层中嵌设有压电膜下电极；
支柱、基底、凸起以及薄膜键合层围合形成压电发射空腔，所述压电发射空腔上方的驱动膜结构层与驱动膜压电层的悬空部分组成环形振动薄膜；
所述电容上极板的直径大于环形振动薄膜的内径，且小于环形振动薄膜的外径。
进一步的，薄膜键合层下端开设有环形凹槽，所述环形凹槽的内径小于凸起的直径，所述环形凹槽的外径大于支柱的内径。
进一步的，压电膜下电极包括自外向内依次同心设置的外层圆环电极、中心圆环电极、内层圆环电极；中心圆环电极与内层圆环电极之间的间隙，以及中心圆环电极与外层圆环电极之间的间隙始终处于环形振动薄膜的平面投影范围内。
进一步的，驱动膜结构层包括从上至下依次设置的压电薄膜结构层和压电绝缘层。
进一步的，驱动膜结构层包括压电薄膜结构层，所述压电薄膜结构层电阻率大于100Ω·cm。
进一步的，支柱和凸起上表面均覆盖有支柱键合层。
进一步的，电容上极板为圆形薄膜，所述电容上极板堆叠在电容下极板上方，并与环形振动薄膜的平面投影同心。
进一步的，电容上极板包括电容薄膜结构层和设置在电容薄膜结构层下方的电容上电极；所述电容下极板包括电容复合绝缘层和设置在电容复合绝缘层下方的电容下电极。
进一步的，驱动膜压电层包括上至下依次设置的压电层上电极，压电层和压电膜下电极，所述压电层采用PZT压电材料、AlN压电材料、ZnO压电材料或PVDF压电材料。
一种压电发射电容感知高性能MUT单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在SOI片的顶层硅上表面生成驱动膜结构层；
步骤二、在驱动膜结构层上制备驱动膜压电层；
步骤三、在步骤二得到的产品上表面形成薄膜键合层；
步骤四，在单晶硅上刻蚀出环形的压电发射空腔，发射空腔外侧为支柱，发射空腔的内部为凸起，压电发射空腔下部为基底；
步骤五、将步骤三和步骤四得到的产品键合，压电发射空腔上方的驱动膜结构层与驱动膜压电层的悬空部分组成环形振动薄膜；
步骤六、在驱动膜结构层上方形成电容下极板，在电容下极板上方制作电容上极板，所述电容上极板和电容下极板之间具有电容感知空腔。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果:
1)在超声发射状态，环形振动薄膜在逆压电效应下振动，同时带动叠加在其上的圆形的电容薄膜结构层产生活塞式振动，从而在提高单元有效振动面积的同时，提高超声发射指向性以及超声输出。
2)在非塌陷超声接收工作模式，环形振动薄膜与电容上极板同时受到入射超声作用产生位移，由于环形振动薄膜与电容上极板挠度的叠加，从而增大了电容上极板与电容下极板之间的相对位移量，从而提高结构超声接收灵敏度。
3)在塌陷超声接收工作模式，环形振动薄膜与电容上极板同时受到入射超声作用产生位移，由于环形振动薄膜与电容上极板挠度的叠加，从而在提高MUT单元超声接收灵敏度的同时，极大降低MUT单元所需塌陷电压值。
通常CMUT的直流偏置需要持续供应，几十到几百伏不等，但是本发明可以有效降低偏置电压，工作在发射模式的时候可以不提供偏置电压，那么压电层的交流电压伏值可以控制在5V以内，大大的降低了功耗。
进一步的，所述薄膜键合层下端开设有环形凹槽，所述环形凹槽的内径小于凸起的直径，所述环形凹槽的外径大于支柱的内径，扩大了环形振动薄膜的横向可动面积，使环形薄膜可以获得更大的弯曲变形，提高发射性能。
进一步的，所述压电膜下电极包括自外向内依次同心设置的外层圆环电极、中心圆环电极、内层圆环电极；中心圆环电极与内层圆环电极之间的间隙，以及中心圆环电极与外层圆环电极之间的间隙始终处于环形振动薄膜的平面投影范围内，内层圆环电极与外层圆环电极加载交流电压V1，对中心圆环电极8加载交流低电压V2，V1与V2之间相位差为
V1＝VAC·sin(2πft)，
其中，f为频率，t为时间。该设置会使环形振动薄膜发生更大的弯曲形变，进一步提高发射性能。
进一步的，所述支柱和凸起上表面均覆盖有支柱键合层，键合层具有表面质量高，表面缺陷少等优点，降低了键合难度与所需要的键合温度，工艺更易实现，且键合稳定，不易失效。
MUT单元采用半导体材料精密加工而成，平面尺寸小，达到0.2μm级，易于组成阵列；阵列排布后，电极引线集中引出，易于电连接；阵列芯片封装、引线后整体尺寸小，可实现便携式在线测量。
附图说明
图1为本发明顶视图与截面示意图；
图2为本发明超声发射工作机理示意图；
图3为本发明非塌陷状态超声接收工作机理示意图；
图4为本发明塌陷状态超声接收工作机理示意图；
图5为本发明制备方法步骤1至步骤8示意图；
图6为本发明制备方法步骤9至步骤14示意图；
图7为本发明制备方法步骤15至步骤19示意图；
附图中：1、电容感知模块，2、压电发射模块，3、刻蚀孔，4、电容感知空腔，5、压电发射空腔，6、环形振动薄膜，7、内层圆环电极，8、中心圆环电极，9、外层圆环电极，10、顶层硅，11、SiO2埋层，12、SOI片基底硅，13、单晶硅，14、SiO2绝缘薄膜，15、Si3N4绝缘薄膜，16、牺牲层，17、薄膜原材料层，18、密封层，1-1、电容上极板，1-2、电容下极板，2-1、驱动膜结构层，2-2、驱动膜压电层，2-3、薄膜键合层，2-4、支柱键合层，2-5、支柱，2-6、基底，1-1-1、电容薄膜结构层，1-1-2、电容上电极，2-1-1、压电薄膜结构层，2-1-2、压电绝缘层，2-2-1、压电层上电极，2-2-2、压电层，2-2-3、压电膜下电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，压电发射电容感知高性能MUT单元，包括电容感知模块1与压电发射模块2。
其中，电容感知模块1由电容薄膜结构层1-1-1，电容上电极1-1-2，电容感知空腔4，电容复合绝缘层1-2-1与电容下电极1-2-2组成；其中电容薄膜结构层1-1-1与电容上电极1-1-2组成电容上极板1-1，电容复合绝缘层1-2-1与电容下电极1-2-2组成电容下极板1-2。电容下电极1-2-2和电容复合绝缘层1-2-1之间有电容感知空腔4，电容下极板1-2覆盖在压电发射模块2上表面。电容上极板1-1为一圆形薄膜，堆叠在电容下极板1-2上方，并与环形振动薄膜6的平面投影同心。电容上极板1-1的直径大于环形振动薄膜6的内径，且小于环形振动薄膜6的外径。
压电发射模块2由自上至下依次设置的驱动膜结构层2-1，驱动膜压电层2-2，薄膜键合层2-3，支柱键合层2-4，支柱2-5和基底2-6组成，基底2-6上端面设置有支柱2-5和凸起2-7，支柱2-5为环形，支柱2-5的外径和基底2-6的直径相同，凸起2-7设置在基底2-6的中部上端面，凸起2-7和支柱2-5同心，支柱2-5和凸起2-7上表面均覆盖有支柱键合层2-4，支柱键合层2-4上表面覆盖有薄膜键合层2-3，薄膜键合层2-3中嵌设有自外向内同心设置的外层圆环电极9、中心圆环电极8和内层圆环电极7，外层圆环电极9、中心圆环电极8以及内层圆环电极7均和薄膜键合层2-3的上端面齐平；
薄膜键合层2-3下端开设有环形凹槽，环形凹槽的内径小于凸起2-7的直径，环形凹槽的外径大于支柱2-5的内径。
驱动膜结构层2-1从上至下依次由压电薄膜结构层2-1-1和压电绝缘层2-1-2组成，当压电薄膜结构层2-1-1电阻率大于100Ω·cm时，则压电绝缘层2-1-2的厚度可以为零；当压电薄膜结构层2-1-1电阻率小于100Ω·cm时，压电绝缘层2-1-2的厚度大于零。
驱动膜压电层2-2从上至下依次由压电层上电极2-2-1，压电层2-2-2和压电膜下电极2-2-3组成。
压电层2-2-2采用PZT压电材料、AlN压电材料、ZnO压电材料或PVDF压电材料。
优选的，压电膜下电极2-2-3包括三个同心圆环图形，外层圆环电极9、中心圆环电极8、内层圆环电极7。中心圆环电极8与内层圆环电极7之间的间隙以及中心圆环电极8与外层圆环电极9之间的间隙始终处于环形振动薄膜6的平面投影范围内。
驱动膜结构层2-1与驱动膜压电层2-2的悬空部分共同组成了环形振动薄膜6，驱动膜结构层2-1与驱动膜压电层2-2在环形振动薄膜中的上下堆叠顺序可以颠倒。
参照图2，压电发射电容感知高性能MUT单元在超声发射模式下工作机理如下：
将压电层上电极2-2-1接地，对压电膜下电极2-2-3的各个同心圆环电极加载相同频率交流电压，并基于各圆环电极在环形振动薄膜6上的位置，对所加载交流信号施加相位差
在逆压电效应作用下驱动压电层2-2-2弯曲变形，使得环形振动薄膜6按所需要的振型发射超声波。
优选的，内层圆环电极7与外层圆环电极8加载交流电压V1，对中心圆环电极8加载交流低电压V2，V1与V2之间相位差为
V1＝VAC·sin(2πft)，
其中，f为频率，t为时间。
压电发射电容感知高性能MUT单元在超声接收模式分为两种工作状态，两种工作状态下加载的直流偏置电压不同。
参照图3，在非塌陷模式接收状态工作机理：
将电容下电极1-2-2接地，将电容上电极1-1-2加载直流偏置电压VDC-1。电容上极板1-1在入射超声波以及电容上极板1-1与电容下极板1-2之间的静电力作用下产生向下的弯曲形变，环形振动薄膜6受入射超声波直接作用以及经过电容上极板1-1传递过来的入射超声波间接作用下，发生向下的弯曲形变。电容上极板1-1与电容下极板1-2之间的总位移等于电容上极板1-1的挠度△l1与环形振动薄膜6的挠度△l2之和(△l1+△l2)。相比之下，相同单元尺寸的普通CMUT结构在接受模式下，仅产生上下极板间位移，故该结构极大增加了MUT单元的超声接收灵敏度。
参照图4，在塌陷模式接收状态工作机理：
将电容下电极1-2-2接地，将电容上电极1-1-2加载直流偏置电压VDC-2。电容上极板1-1在入射超声波以及电容上极板1-1与电容下极板1-2之间的静电力作用下产生向下的弯曲形变，环形振动薄膜6受入射超声波直接作用以及经过电容上极板1-1传递过来的入射超声波间接作用下发生向下的弯曲形变。与非塌陷模式相同的，电容上极板1-1与电容下极板1-2之间的总位移变化等于电容上极板1-1的挠度△l1与环形振动薄膜6的挠度△l2之和(△l1+△l2)。作为对比，具有相同单元尺寸的普通CMUT结构在接受模式下，仅产生上下极板间位移，故本发明提出的结构实现极板塌陷的距离变小，从而大大降低所需直流塌陷电压VDC-2。通过MUT单元在受到入射超声波作用下塌陷区域的面积变化引起电容上极板1-1与电容下极板1-2之间的电容变化，实现定量检测入射超声波强度、频率等特性。两种接收状态可使MUT单元的接收频率的范围更广。
压电发射电容感知高性能MUT单元由压电驱动环形薄膜与叠加于环形薄膜上表面的圆形电容感知薄膜组成。在超声发射工作模式，环形薄膜基于逆压电效应进行驱动，同时带动叠加在其上的圆形薄膜产生活塞式振动，从而提高超声发射指向性以及超声输出。在超声接收工作模式，环形薄膜与圆形薄膜同时受到入射超声作用产生挠度。由于圆形薄膜与环形薄膜挠度的叠加，增大了电容上极板与电容下极板之间的行程变化量，从而提高单元超声接收灵敏度；同时，这也使得单元在超声接收模式下能采用更低的偏置电压工作在塌陷模式，进一步增加单元的超声接收灵敏度。
本发明将PMUT单元的超声发射工作模式与CMUT单元的超声接收工作模式相互结合。该MUT单元由压电驱动环形薄膜与叠加于环形薄膜上表面的圆形电容感知薄膜组成。在超声发射工作模式，环形薄膜基于逆压电效应进行驱动，同时带动叠加在其上的圆形薄膜产生活塞式振动，从而提高超声发射指向性以及超声输出。在超声接收工作模式，环形薄膜与圆形薄膜同时受到入射超声作用产生挠度。由于圆形薄膜与环形薄膜挠度的叠加，增大了电容上极板与电容下极板之间的行程变化量，从而提高单元超声接收灵敏度；同时，这也使得单元在超声接收模式下能采用更低的偏置电压工作在塌陷模式，进一步增加单元的超声接收灵敏度。
参照图5、图6和图7，压电发射电容感知高性能MUT单元的制备方法包括以下步骤：
步骤1、取一SOI片，SOI片包括自上至下依次设置的顶层硅10、SiO2埋层11和SOI片基底硅12，通过热氧化，在顶层硅10上表面生成厚度均匀的SiO2层，SiO2层作为压电绝缘层2-1-2，若SOI片的顶层硅10为高阻硅(电阻率>2000Ω.cm)，则直接将顶层硅10作为压电绝缘层2-1-2；
步骤2、在步骤1形成的压电绝缘层2-1-2上沉积金属层，并将金属层图形化，形成压电层上电极2-2-1；
步骤3、在步骤2得到的产品上表面磁控溅射压电层2-2-2；
步骤4、在压电层2-2-2上沉积金属层，并将金属层图形化，形成压电膜下电极2-2-3；
步骤5、在步骤4得到的产品上表面沉积SiO2，并采用刻蚀工艺将压电发射空腔5平面投影位置的SiO2减薄，最薄可为零，形成薄膜键合层2-3；
步骤6、取一单晶硅13，采用干法刻蚀，刻蚀出环形压电发射空腔5，发射空腔5外侧为支柱2-5，发射空腔5的内部为凸起2-7；
步骤7、采用热氧化法在支柱2-5和凸起2-7上表面均生成SiO2支柱键合层2-4；
步骤8、将步骤5和步骤7得到的产品键合，具体的，将支柱键合层2-4与薄膜键合层2-3真空熔融键合。
步骤9、采用化学机械抛光法，首先去除步骤8得到的产品竖直方向80％的SOI片基底硅12，再用湿法刻蚀技术或干法刻蚀技术刻蚀掉其余的SOI片基底硅12和SOI的SiO2埋层11；
步骤10、在顶层硅10上表面沉积一层金属Mo，并图形化，形成电容下电极1-2-2；
步骤11、采用等离子增强化学汽相沉积PECVD在压电层上电极2-2-1上沉积SiO2绝缘薄膜14；
步骤12、在SiO2绝缘薄膜14上沉积Si3N4绝缘薄膜15；
步骤13、在Si3N4绝缘薄膜15上沉积SiO2，并图形化多晶硅作为牺牲层16；
步骤14、在牺牲层16上表面沉积金属层，并将沉积的金属层图形化，形成电容上电极1-1-2；
步骤15、在步骤14得到的产品上沉积Si3N4作为电容薄膜结构层1-1-1的薄膜原材料层17；
步骤16、刻蚀引线孔和刻蚀孔3，并腐蚀去除牺牲层16，形成电容感知空腔4；
步骤17、在步骤16得到的产品上表面涂敷光刻胶并图形化，用来保护引线，再沉积Si3N4作为密封层18，将刻蚀孔3填充，并将电容感知空腔4密封；
步骤18、采用反应离子刻蚀RIE将步骤15所沉积的薄膜原材料层17与密封层18减薄至所需电容薄膜结构层1-1-1的厚度；
步骤19、将电容薄膜结构层1-1-1以及填充Si3N4的刻蚀孔3平面投影区域之外的Si3N4刻蚀去除，得到压电发射电容感知高性能MUT单元。
以上仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，包括电容感知模块(1)与压电发射模块(2)，所述电容感知模块(1)包括电容上极板(1-1)和设置在电容上极板(1-1)下方的电容下极板(1-2)，所述电容上极板(1-1)和电容下极板(1-2)之间具有电容感知空腔(4)，所述电容下极板(1-2)覆盖在压电发射模块(2)上表面；所述压电发射模块(2)包括自上至下依次设置的驱动膜结构层(2-1)，驱动膜压电层(2-2)，薄膜键合层(2-3)，支柱(2-5)和基底(2-6)，所述基底(2-6)上端面设置有支柱(2-5)和凸起(2-7)，所述支柱(2-5)和凸起(2-7)上覆盖有薄膜键合层(2-3)，所述薄膜键合层(2-3)中嵌设有压电膜下电极(2-2-3)；
支柱(2-5)、基底(2-6)、凸起(2-7)以及薄膜键合层(2-3)围合形成压电发射空腔(5)，所述压电发射空腔(5)上方的驱动膜结构层(2-1)与驱动膜压电层(2-2)的悬空部分组成环形振动薄膜(6)；
所述电容上极板(1-1)的直径大于环形振动薄膜(6)的内径，且小于环形振动薄膜(6)的外径。
2.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述薄膜键合层(2-3)下端开设有环形凹槽，所述环形凹槽的内径小于凸起(2-7)的直径，所述环形凹槽的外径大于支柱(2-5)的内径。
3.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述压电膜下电极(2-2-3)包括自外向内依次同心设置的外层圆环电极(9)、中心圆环电极(8)、内层圆环电极(7)；中心圆环电极(8)与内层圆环电极(7)之间的间隙，以及中心圆环电极(8)与外层圆环电极(9)之间的间隙始终处于环形振动薄膜(6)的平面投影范围内。
4.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述驱动膜结构层(2-1)包括从上至下依次设置的压电薄膜结构层(2-1-1)和压电绝缘层(2-1-2)。
5.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述驱动膜结构层(2-1)包括压电薄膜结构层(2-1-1)，所述压电薄膜结构层(2-1-1)电阻率大于100Ω·cm。
6.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述支柱(2-5)和凸起(2-7)上表面均覆盖有支柱键合层(2-4)。
7.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述电容上极板(1-1)为圆形薄膜，所述电容上极板(1-1)堆叠在电容下极板(1-2)上方，并与环形振动薄膜(6)的平面投影同心。
8.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述电容上极板(1-1)包括电容薄膜结构层(1-1-1)和设置在电容薄膜结构层(1-1-1)下方的电容上电极(1-1-2)；所述电容下极板(1-2)包括电容复合绝缘层(1-2-1)和设置在电容复合绝缘层(1-2-1)下方的电容下电极(1-2-2)。
9.根据权利要求1所述的一种压电发射电容感知高性能MUT单元，其特征在于，所述驱动膜压电层(2-2)包括上至下依次设置的压电层上电极(2-2-1)，压电层(2-2-2)和压电膜下电极(2-2-3)，所述压电层(2-2-2)采用PZT压电材料、AlN压电材料、ZnO压电材料或PVDF压电材料。
10.一种权利要求1所述的压电发射电容感知高性能MUT单元的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在SOI片的顶层硅(10)上表面生成驱动膜结构层(2-1)；
步骤二、在驱动膜结构层(2-1)上制备驱动膜压电层(2-2)；
步骤三、在步骤二得到的产品上表面形成薄膜键合层(2-3)；
步骤四，在单晶硅(13)上刻蚀出环形的压电发射空腔(5)，发射空腔(5)外侧为支柱(2-5)，发射空腔(5)的内部为凸起(2-7)，压电发射空腔(5)下部为基底(2-6)；
步骤五、将步骤三和步骤四得到的产品键合，压电发射空腔(5)上方的驱动膜结构层(2-1)与驱动膜压电层(2-2)的悬空部分组成环形振动薄膜(6)；
步骤六、在驱动膜结构层(2-1)上方形成电容下极板(1-2)，在电容下极板(1-2)上方制作电容上极板(1-1)，所述电容上极板(1-1)和电容下极板(1-2)之间具有电容感知空腔(4)。
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