CN117563929A - 具有振膜的器件、电子设备 - Google Patents

Abstract

一种具有振膜的器件和电子设备，属于器件技术领域。该具有振膜的器件包括：基底层和振膜层；具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，在一个第一器件区域内：基底层具有第一空腔，第一空腔在平行于基底层的参考平面上的第一正投影在凹陷方向上的至少一侧具有目标凹陷；凹陷方向垂直于第一正投影的最大长度所在方向，且第一正投影在凹陷方向上的长度小于该最大长度；振膜层的第一振膜区域在参考平面上的正投影与第一正投影重叠，且第一振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。本申请能够提升具有振膜的器件的带宽，丰富该器件的应用场景。

Description

具有振膜的器件、电子设备

技术领域

本申请涉及器件技术领域，特别涉及一种具有振膜的器件、电子设备。

背景技术

具有振膜的器件是电子设备中较为常见的一种器件，如换能器、谐振器或滤波器等。具有振膜的器件能够利用其振膜实现对电能和机械能的转换。

超声波换能器是一种较为常见的具有振膜的器件。超声波换能器能够根据电信号控制振膜振动以向物体发出超声波；在物体反射的超声波到达振膜时，振膜可以根据该超声波振动，超声波换能器还能够根据振膜的振动生成电信号，并根据该电信号生成物体的超声图像。

但是，目前具有振膜的器件的带宽有限，存在带宽不足的问题，对该器件的应用造成了限制。

发明内容

本申请提供了一种具有振膜的器件、电子设备，可以解决目前具有振膜的器件的带宽有限的问题，所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种具有振膜的器件，包括：基底层和振膜层。该具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域。以下将以该至少一个第一器件区域中的一个第一器件区域为例进行讲解，各个第一器件区域的结构均可以参考该一个第一器件区域的结构。

在第一器件区域内，基底层具有第一空腔，第一空腔在平行于基底层的参考平面(如该具有振膜的器件的设置平面)上的正投影称为第一正投影。第一正投影的最大长度所在方向称为长度方向，凹陷方向垂直于该长度方向，第一正投影在凹陷方向上的任意长度小于该最大长度。第一正投影在该凹陷方向上的至少一侧具有目标凹陷。可以看出，第一正投影呈长形，且第一正投影的较短的至少一侧上具有目标凹陷。若将凹陷方向称为第一正投影的宽度方向，则该第一正投影的长宽比大于1。

振膜层覆盖基底层中的第一空腔。在第一器件区域内，振膜层的第一振膜区域在参考平面上的正投影与该第一正投影重叠，且第一振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。比如，将电能转换为机械能，以及将机械能转换为电能。振膜层中能够进行电能和机械能的转换的区域可以称为振膜层中的工作区域，该工作区域在工作时会振动，且该工作区域的振动受第一空腔的限制。振膜层包括多个膜层，第一振膜区域中能够进行电能和机械能的转换的区域可以是该多个膜层重叠的区域。

需要说明的是，空腔在参考平面上的第一正投影是指：在将该空腔填充有遮光材质时，从该遮光材质远离参考平面的一侧向参考平面照射垂直于参考平面的光时，参考平面上形成的投影。物体(如上述振膜层的第一振膜区域)在参考平面上的正投影是指：在从该物体远离参考平面的一侧向参考平面照射垂直于参考平面的光时，参考平面上形成的投影。

综上所述，本申请提供的具有振膜的器件包括基底层和振膜层，并且，基底层具有呈长形的第一空腔，且第一正投影的较短的边上具有目标凹陷。这种情况下，使得振膜层中的第一振膜区域也具有该形状。这种形状的第一振膜区域在进行电能和机械能的转换时，可以具有相耦合的多阶振动模态。通常多阶振动模态中奇数阶的振动模态的增益较大，但偶数阶的振动模态的增益较小，使得多阶振动模态耦合得到的带宽较小。但本申请中，在目标凹陷的作用下，该多阶振动模态中的偶数阶振动模态的增益也较大。所以，能够实现该多阶振动模态的增益均较大，从而该多阶振动模态耦合得到的带宽较大，使得该具有振膜的器件具有较大的带宽，丰富该器件的应用场景。

需要说明的是，第一空腔可以看做是将目标凹陷在第一空腔中对应的位置两侧的腔室组合得到的空腔，振膜层中的第一振膜区域也可以看做是将目标凹陷在振膜层中对应的位置两侧的部分组合得到的结构。相应地，整个具有振膜的器件可以看做是将目标凹陷在器件中对应的位置两侧的部分组合得到的结构，其中，目标凹陷在器件中对应的位置两侧的每一部分均可以看做是一个具有振膜的器件。根据耦合系统理论，在一定的外界阻尼环境下，将两个独立的具有振膜的器件通过一定的方式进行振膜连接，可以在不引入额外能量损耗的情况下获得大带宽。所以，本申请提供的具有振膜的器件相当于将目标凹陷两侧的部分通过一定的方式进行振膜连接所得到的具有振膜的器件，该器件能够在不引入额外能量损耗的情况下获得大带宽。

另外，本申请中通过对第一空腔的形状设计，实现器件的带宽的提升，该方案并不涉及对多个第一空腔的间距的复杂设计，因此，该方案的实现难度较低。并且，该方案也无需在器件外部增加外部阻尼即可实现大带宽，因此该方案可以不引入额外的能量损耗。

第一正投影在该凹陷方向上的至少一侧具有目标凹陷，本申请中以第一正投影在该凹陷方向上的相对两侧均具有目标凹陷为例。可选地，也可以是第一正投影在该凹陷方向上的一侧具有目标凹陷，但在该凹陷方向上的另一侧不具有目标凹陷，此时第一空腔的形状会随该第一正投影的改变而改变。

本申请提供的具有振膜的器件的实现方式多种多样，以下将从第一正投影和振膜层这两个方面对这些实现方式进行介绍。

(1)第一正投影。

基底层中的第一空腔在参考平面上的第一正投影的形状多种多样。示例地，所述第一正投影包括：沿所述最大长度所在方向依次连接的至少两个第一凸图形区域，所述目标凹陷位于相邻的所述第一凸图形区域之间。本申请中以第一正投影包括沿长度方向依次连接的两个第一凸图形区域为例，可选地，该第一凸图形区域的个数也可以大于2。

上述至少两个第一凸图形区域的形状可以相同或不同，该至少两个第一凸图形区域的面积也可以相同或不同。本申请中以该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均相同为例，可以理解的是，该至少两个第一凸图形区域可以是形状相同且面积不同，或者，该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均不同。其中，在该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均相同时，基底层中第一空腔所在区域的面积占比较高。由于具有振膜的器件中第一空腔所在区域的大小与具有振膜的器件中工作区域(用于进行电能和机械能的转换的区域)的大小相关，因此，具有振膜的器件中工作区域的面积占比较高，具有振膜的器件的面积利用率也较高。又由于器件的面积利用率与灵敏度正相关，所以，该具有振膜的器件的灵敏度较高。

可选地，对于第一正投影在凹陷方向上的至少一侧中的每一侧，每两个相邻的所述第一凸图形区域之间均具有所述目标凹陷。可以理解的是，也可以是一部分相邻的第一凸图形区域之间具有目标凹陷，但另一部分相邻的第一凸图形区域之间不具有目标凹陷。

可选地，本申请中以该第一凸图形区域可以呈：具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的圆形为例，可选地，该第一凸图形区域也可以呈多边形，或者，具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的椭圆形等。

进一步地，在第一正投影包括上述沿长度方向依次连接的至少两个第一凸图形区域的基础上，第一正投影还可以包括：所述目标凹陷对应的第二凸图形区域；所述目标凹陷相邻的两个所述第一凸图形区域通过所述目标凹陷对应的所述第二凸图形区域连接。

上述第二凸图形区域的形状可以是任意形状。比如，第二凸图形区域呈矩形、在凹陷方向上的相对两侧凸起的矩形(该凸起的边可以是折线形也可以是弧形)等。另外，在第一正投影包括多个第二凸图形区域时，不同第二凸图形区域的形状可以相同或不同，不同第二凸图形区域的面积也可以相同或不同。

(2)振膜层。

可选地，所述振膜层包括：第一电极层、电极绝缘层和第二电极层；所述振膜层满足以下任一条件：

所述电极绝缘层的材质为压电材质，所述第一电极层、所述电极绝缘层、所述第二电极层和所述基底层依次叠加；

所述电极绝缘层的材质为压电材质，所述振膜层还包括与所述基底层叠加的支撑层，所述第一空腔贯穿所述基底层靠近所述振膜层的一侧，所述第一振膜区域内的所述第一电极层、所述电极绝缘层和所述第二电极层均位于所述第一空腔内，且沿远离所述支撑层的方向依次叠加在所述支撑层靠近所述基底层的一侧；

所述电极绝缘层的材质为非压电材质，所述第一电极层、所述电极绝缘层、所述基底层和所述第二电极层依次叠加；

以及，所述电极绝缘层的材质为非压电材质，所述电极绝缘层、所述基底层和所述第二电极层依次叠加，所述第一空腔贯穿所述基底层靠近所述振膜层的一侧，所述第一电极层位于所述第一空腔内，且叠加在所述电极绝缘层靠近所述基底层的一侧。

可见，本申请提供的具有振膜的器件可以是压电式的器件，也可以是非压电式的器件。

进一步地，振膜层中第一电极层、电极绝缘层和第二电极层重叠的区域能够进行电能和机械能的转换。这一区域可以通过第一器件区域内的第一电极层、电极绝缘层和第二电极层在参考平面上的正投影的重叠区域表示。该重叠区域的实现方式多种多样。

示例地，在所述第一器件区域内，所述第一电极层、所述电极绝缘层和所述第二电极层在所述参考平面上的正投影的重叠区域包括：沿所述最大长度所在方向依次排布的至少两个第三凸图形区域，所述目标凹陷位于相邻的所述第三凸图形区域之间。

所述至少两个第三凸图形区域相间隔，或者，所述至少两个第三凸图形区域相连接，且相邻的所述第三凸图形区域的连接处向所述重叠区域内凹陷。可以看出，重叠区域可以与上述第一正投影的形状相似，能够利于振膜层的振动，提升振膜层的振动效果。

进一步地，在上述重叠区域包括沿长度方向依次连接的至少两个第三凸图形区域，且相邻的第三凸图形区域的连接处向重叠区域内凹陷时，该重叠区域还可以包括：用于连接相邻的第三凸图形区域的第四凸图形区域。可见，重叠区域中第四凸图形区域所在的位置凹陷。示例地，第三凸图形区域呈具有靠近相邻的第三凸图形区域的缺口的圆形；第四凸图形区域呈矩形，或者，第四凸图形区域呈在凹陷方向上的相对两侧具有凸起的矩形，该凸起的边可以是折线形也可以是弧形。另外，在重叠区域包括多个第四凸图形区域时，不同第四凸图形区域的形状可以相同或不同，不同第四凸图形区域的面积也可以相同或不同。在重叠区域包括第四凸图形区域，且第一正投影包括第二凸图形区域时，上述重叠区域与上述第一正投影的形状相似，能够利于振膜层的振动，提升振膜层的振动效果。

在上述重叠区域包括至少两个第三凸图形区域时，该至少两个第三凸图形区域的形状可以相同也可以不同，该至少两个第三凸图形区域的面积可以相同也可以不同。本申请中均以该至少两个第三凸图形区域的形状和面积均相同为例。可以理解的是，该至少两个第三凸图形区域也可以是形状相同且面积不同，或者，该至少两个第三凸图形区域的形状和面积均不同。在至少两个第三凸图形区域的形状和面积均相同时，具有振膜的器件中工作区域的面积占比较高，具有振膜的器件的面积利用率也较高。又由于器件的面积利用率与灵敏度正相关，所以，该具有振膜的器件的灵敏度较高。

可选地，上述至少两个第三凸图形区域与上述至少两个第一凸图形区域可以一一对应。第三凸图形区域的中心与对应的第一凸图形区域的中心重合，此时该具有振膜的器件中振膜的振动效果较好。此处的重合可以是完全重合或大致重合。当然，第三凸图形区域的中心与对应的第一凸图形区域的中心也可以不重合，本申请对此不作限定。

进一步地，在前述提供的具有振膜的器件中，在所述第一器件区域内，所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影的外边沿位于所述第一正投影的外边沿的内侧。这种情况下，在振膜层振动时，电极绝缘层的振动阻力较小，使得具有振膜的器件的灵敏度较高；并且，能够便于该具有振膜的器件的制造过程中的生产应力的疏散，避免具有振膜的器件在该生产应力的作用下损坏。

可选地，在第一器件区域内，电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿也可以不位于第一正投影的外边沿的内侧。示例地，在第一器件区域内，电极绝缘层在参考平面上的正投影与第一正投影至少部分重叠，且电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿不位于第一正投影的外边沿的内侧。比如，电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿与第一正投影的外边沿重合，或者，电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的外侧。

当电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的外侧时，所述第一器件区域内的所述第一电极层和所述第二电极层中，一个电极层具有镂空，另一个电极层和所述电极绝缘层均不具有镂空；不具有镂空的该另一个电极层可以接地。

所述重叠区域还包括：外围区域；所述外围区域包围所述至少两个第三凸图形区域，且与所述至少两个第三凸图形区域均间隔，所述一个电极层中的所述镂空在所述参考平面上的正投影位于所述外围区域和所述第三凸图形区域之间；所述外围区域和所述第三凸图形区域分别为所述振膜层中应力相反的区域在所述参考平面上的正投影。这种情况下，在驱动具有振膜的器件时，可以向振膜层中的该应力相反的区域分别施加相位相反的电信号，以使这些区域向相同的方向振动，增大振膜层的振动面积，增强器件的发射灵敏度。另外，在振膜层在外界环境的作用下振动时，可以将振膜层中该应力相反的区域中的一个区域振动所产生的电信号进行反相处理，并将反相处理后的该电信号，以及另一个区域振动所产生的电信号，均作为振膜层振动所接收到的电信号，从而增强接收到的电信号的强度，增强器件的接收灵敏度。

进一步地，所述外围区域包括：沿所述最大长度所在方向依次连接的至少两个包围区域；所述至少两个包围区域与所述至少两个第三凸图形区域一一对应，所述包围区域包围对应的所述第三凸图形区域，相邻的所述包围区域的连接处向所述重叠区域内凹陷。可选地，该包围区域可以呈：具有靠近相邻的包围区域的缺口的圆环，或者其他形状。比如，方框、圆框等。不同包围区域的形状可以相同或不同，不同包围区域的面积也可以相同或不同。

根据上述内容可知，上述重叠区域可以包括：外围区域和内部区域(如包括上述第三凸图形区域，或者包括上述第三凸图形区域和第四凸图形区域)；外围区域包围内部区域，且与内部区域间隔，一个电极层中的镂空在参考平面上的正投影位于外围区域和内部区域之间；外围区域和第三凸图形区域分别为振膜层中应力相反的区域在参考平面上的正投影。

进一步地，在上述重叠区域包括外围区域的情况下，在所述第一器件区域内，所述一个电极层在所述参考平面上的正投影位于所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影内。换句话说，具有镂空的该一个电极层中的外电极的外边缘位于电极绝缘层的外边缘的内侧。这种情况下，具有镂空的该电极层上加载的电信号能够驱动电极绝缘层中的更多区域振动，提升具有振膜的器件的面积利用率，增强该器件的灵敏度。

又进一步地，所述一个电极层在所述参考平面上的正投影位于所述第一正投影内。可选地，具有镂空的一个电极层(如第一电极层)在参考平面上的正投影可以与上述重叠区域重叠。这种情况下，具有镂空的该电极层上加载的电信号也能够驱动电极绝缘层中的更多区域振动，提升具有振膜的器件的面积利用率，增强该器件的灵敏度。可以理解的是，该一个电极层在参考平面上的正投影也可以不是位于第一正投影内，该一个电极层在参考平面上的正投影也可以不是位于电极绝缘层在参考平面上的正投影内，具有镂空的一个电极层在参考平面上的正投影也可以与上述重叠区域不重叠，本申请对此不作限定。

以上内容中对第一器件区域内第一电极层、电极绝缘层和第二电极层在参考平面上的正投影的重叠区域进行了介绍。在此基础上，第一电极层、电极绝缘层和第二电极层均可以是任意形状，本申请对此不作限定。示例地，在所述第一器件区域内，所述振膜层满足以下至少一种条件：所述第一电极层在所述参考平面上的正投影位于所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影内；所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影位于所述第二电极层在所述参考平面上的正投影内；所述第一正投影位于所述第二电极层在所述参考平面上的正投影内；所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影的形状与所述重叠区域的形状相同；以及，所述第二电极层在所述参考平面上的正投影的形状与所述第一正投影的形状相同。

总的来说，振膜层中可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述重叠区域的形状相同，振膜层中也可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述第一正投影的形状相同，振膜层中也可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述第一正投影和上述重叠区域的形状均不同。在振膜层的延伸方向上，振膜层中的至少一个膜层可以包括一个结构或相间隔的多个结构；在垂直于长度方向和凹陷方向的方向上，第一电极层、电极绝缘层第二电极层中的每个膜层可以是一层结构也可以是多层结构，本申请对此不做限定。

进一步地，在第一器件区域内，振膜层可以包括振动中心频率不同的第一子区域和第二子区域，目标凹陷位于第一子区域在参考平面上的正投影和第二子区域在参考平面上的正投影之间。换句话说，振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率不同。这种情况下，振动中心频率不同的不同子区域在振动时的振动模态可以耦合，从而进一步提升器件的带宽。当然，振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率也可以相同，本申请对此不作限定。

当振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率不同时，振膜层中的不同子区域可以通过多种方式实现振动中心频率不同。比如，振膜层的不同子区域的材质不同，使得该不同子区域的振动中心频率不同；又比如，振膜层包括多个膜层，第一子区域和第二子区域中至少一层膜层的形状和/或尺寸不同，使得第一子区域和第二子区域的振动中心频率不同。

进一步地，本申请提供的具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，以上内容中均以该器件包括一个第一器件区域为例，可选地，该至少一个第一器件区域也可以包括多个第一器件区域。该多个第一器件区域可以阵列排布，也可以不是阵列排布。并且，在多个第一器件区域阵列排布时，该多个第一器件区域可以排成至少一行至少一列。示例地，所述至少一个第一器件区域排成至少两行，且任意相邻的两行所述第一器件区域中相同次序的所述第一器件区域交错排布。第一器件区域的行方向平行于上述长度方向或凹陷方向等。在具有振膜的器件中的器件区域(如第一器件区域)阵列排布时，具有振膜的器件的面积利用率较高，由于器件的面积利用率与器件的灵敏度正相关，因此能够提升该器件的灵敏度。

又进一步地，所述具有振膜的器件还包括至少一个第二器件区域，在一个所述第二器件区域内：所述基底层具有第二空腔，所述第二空腔在所述参考平面上的第二正投影的形状与所述第一正投影的形状不同；所述振膜层的第二振膜区域在所述参考平面上的正投影与所述第二正投影重叠，且所述第二振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。在具有振膜的器件包括第一器件区域和第二器件区域时，第一器件区域内振膜的振动模态与第二器件区域内振膜的振动模态不同，且这两种器件区域内振膜的振动模态能够耦合，从而进一步提升器件的带宽。

可选地，在具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域的情况下，该至少一个第一器件区域和该至少一个第二器件区域阵列排布。并且，第一器件区域和第二器件区域在阵列的行方向和列方向中的至少一个方向上交错排布。

再进一步地，具有振膜的器件还可以包括连接区域(如除第一器件区域和第二器件区域之外的区域)。连接区域内的第一电极层和第二电极层用于连接连接区域外的第一电极层和第二电极层。比如，连接区域内的第一电极层和第二电极层用于连接上述第一器件区域(或者第一器件区域和第二器件区域)内的第一电极层和第二电极层。并且，对于至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域中的每个器件区域，该器件区域内的第一电极层和第二电极层绝缘。

对于至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域中的不同器件区域，不同器件区域中的第一电极层可以相连接，且不同器件区域中的第二电极层相连接，以使该不同器件区域并联；或者，一个器件区域中的第一电极层与另一个第二电极层连接，以使该不同器件区域串联；或者，一部分器件区域并联且另一部分器件区域串联。本申请不对不同器件区域的连接方式进行限定，本申请中以不同器件区域并联为例。

进一步地，在所述具有振膜的器件中的一个器件区域内，对于所述具有振膜的器件的至少一个膜层中的任一膜层，所述膜层在所述参考平面上的正投影具有第一对称轴和第二对称轴中的至少一个对称轴；其中，所述第一对称轴平行于所述最大长度所在方向，所述第二对称轴平行于所述凹陷方向。

可选地，在上述至少一个膜层包括至少两个膜层时，在上述一个器件区域内，该至少两个膜层在参考平面上的正投影的第一对称轴共线，和/或，该至少两个膜层在参考平面上的正投影的第二对称轴共线。比如，在第一器件区域内，该具有振膜的器件中的各个膜层在参考平面上的正投影均具有第一对称轴和第二对称轴，并且，各个膜层在参考平面上的正投影的第一对称轴共线，且各个膜层在参考平面上的正投影的第二对称轴也共线。

进一步地，具有振膜的器件中的空腔(如所有空腔)在参考平面上的正投影呈中心对称图形，这样便可以使具有振膜的器件具有很好的面外声束指向性，使得该器件发出的声波能够较集中，提升器件的性能。在具有振膜的器件包括至少一个第一空腔和/或至少一个第二空腔时，该器件中的这些空腔组成的整体在参考平面上的正投影呈中心对称图形。当然，具有振膜的器件中的所有空腔组成的整体在参考平面上的正投影也可以不呈中心对称图形，本申请对此不作限定。

可选地，上述基底层包括：本体层和基底绝缘层，所述第一空腔贯穿所述本体层和所述基底绝缘层，所述振膜层、所述基底绝缘层和所述本体层依次叠加。

可选地，所述具有振膜的器件为：换能器、谐振器或滤波器等具有振膜的器件，这种器件能够利用其振膜实现对电能和机械能的转换。

第二方面，提供了一种电子设备，包括：控制电路，以及第一方面中任一设计所述的具有振膜的器件；所述控制电路与所述具有振膜的器件中的振膜层连接，所述控制电路用于控制所述振膜层进行电能和机械能的转换。示例地，控制电路可以与振膜层中的第一电极层和第二电极层电连接，控制电路可以向这两个电极层施加电信号，以驱动振膜层将电能转换为机械能。控制电路还可以利用这两个电极层接收振膜层振动所产生的电信号。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种第一器件区域的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种图1所示的第一器件区域的分解示意图；

图3为本申请实施例提供的一种第一正投影的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种频率响应示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种频率响应示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种第一正投影的示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种第一正投影的示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种图8所示的第一器件区域的分解示意图；

图10为本申请实施例提供的再一种第一正投影的示意图；

图11为本申请实施例提供的再一种第一正投影的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种第一器件区域的截面示意图；

图13为本申请实施例提供的一种第二正投影的示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种第二正投影的示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种第二正投影的示意图；

图17为本申请实施例提供的另一种第二正投影的示意图；

图18为本申请实施例提供的另一种第二正投影的示意图；

图19为本申请实施例提供的另一种频率响应的示意图；

图20为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图21为本申请实施例提供的一种图20所示的第一器件区域的剖面图；

图22为本申请实施例提供的另一种第二正投影的示意图；

图23为本申请实施例提供的一种电极绝缘层在参考平面上的正投影的示意图；

图24为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图25为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图26为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图27为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图28为本申请实施例提供的另一种第一器件区域的结构示意图；

图29为本申请实施例提供的一种第二器件区域的结构示意图；

图30为本申请实施例提供的一种图29所示的第二器件区域的分解示意图；

图31为本申请实施例提供的另一种具有振膜的器件的结构示意图；

图32为本申请实施例提供的一种第一电极层在参考平面上的正投影的示意图；

图33为本申请实施例提供的另一种具有振膜的器件的截面图；

图34为本申请实施例提供的另一种具有振膜的器件的截面图；

图35为本申请实施例提供的另一种具有振膜的器件的截面图；

图36为本申请实施例提供的一种超声波探头的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的原理和技术方案更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

换能器、谐振器和滤波器均是电子设备中较为常见的具有振膜的器件，这种器件能够利用其振膜实现对电能和机械能的转换。

以超声波换能器为例。超声波换能器既可以做驱动器(发射超声波)也可以做传感器(接收声波)。当超声波换能器被施加电信号时，超声波换能器中的振膜能够响应该电信号而产生机械振动，向周围介质(如空气、水、玻璃或身体组织中)发射超声波。当外界的超声波从周围介质中施加到超声波换能器中的振膜上时，超声波换能器可以将接收的该超声波转化为电信号，实现对外界的超声波的检测。超声波换能器具备高工作频率、强穿透性、不受外界环境光影响等特点，被广泛应用于医学成像、工业电子(如无损检测、流速/流量检测等)、汽车电子(如测距、手势交互等)、消费电子(如指纹识别、触控反馈与交互、可穿戴设备等)、智能家居(如距离感知、扫地机器人等)等领域。

但是，目前具有振膜的器件的带宽(bandwidth，BW)均有限，存在带宽不足的问题，对该器件的应用造成了限制。比如，在超声成像应用中，超声波换能器的带宽决定了成像系统的成像分辨率，带宽越大，成像分辨率越高。大带宽可以获得小的振铃时间，缩小声压脉冲长度，从而获得较高的成像分辨率(轴向分辨率)和较小的盲区。其中，上述带宽是指：具有振膜的器件所发出的声波的频带宽度(也称发射带宽)，以及具有振膜的器件能够检测的声波的频带宽度(也称接收带宽)；盲区是指：具有振膜的器件与该器件可识别的最近位置之间的区域。

另外，目前具有振膜的器件的灵敏度也有限，存在灵敏度较低的问题，对该器件的应用造成了进一步地限制。比如，在超声成像应用中，超声波换能器的灵敏度决定了成像系统的检测深度，灵敏度越低，检测深度越小。

基于以上问题，本申请实施例提供了一种具有振膜的器件，该器件的带宽和灵敏度均有提升，减少了该器件的应用限制。本申请实施例提供的具有振膜的器件可以是具有振膜的任一种器件，如上述换能器、谐振器和滤波器等。

示例地，图1为本申请实施例提供的一种具有振膜的器件的结构示意图，图2为图1所示的具有振膜的器件的分解示意图。请结合图1和图2，该具有振膜的器件包括：基底层01和振膜层02。

该具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，图1和图2均以该具有振膜的器件包括一个第一器件区域为例。以下实施例将以该至少一个第一器件区域中的一个第一器件区域为例进行讲解，各个第一器件区域的结构均可以参考该一个第一器件区域的结构。

请继续结合图1和图2，基底层01的材质可以是柔性材质也可以是非柔性材质。在第一器件区域内，基底层01具有第一空腔K1，第一空腔K1在平行于基底层01的参考平面M(如该具有振膜的器件的设置平面)上的第一正投影可以如图3所示。第一正投影的最大长度C所在方向称为长度方向F1，凹陷方向F2垂直于长度方向F1，第一正投影在凹陷方向F2(垂直于长度方向F1)上的任意长度小于该最大长度。第一正投影在该凹陷方向F2上的至少一侧具有目标凹陷A，本申请实施例中以第一正投影在该凹陷方向上的相对两侧均具有目标凹陷A为例。可选地，也可以是第一正投影在该凹陷方向上的一侧具有目标凹陷A，但在该凹陷方向上的另一侧不具有目标凹陷A，此时第一空腔K1的形状会随该第一正投影的改变而改变。可以看出，第一正投影呈长形，且第一正投影的较短的至少一侧上具有目标凹陷。若将凹陷方向F2称为第一正投影的宽度方向，则该第一正投影的长宽比大于1。

振膜层02覆盖基底层01中的第一空腔K1。在第一器件区域内，振膜层02的第一振膜区域(如图1和图2中的整个振膜层02)在参考平面M上的正投影(与图2中的正投影T的形状和面积相同)与该第一正投影重叠，且第一振膜区域中的至少部分区域(图1中以部分区域为例)能够进行电能和机械能的转换。比如，将电能转换为机械能，以及将机械能转换为电能。振膜层02中能够进行电能和机械能的转换的区域可以称为振膜层02中的工作区域，该工作区域在工作时会振动，且该工作区域的振动受第一空腔的限制。图1和图2所示的实施例中，振膜层02包括多个膜层，第一振膜区域中能够进行电能和机械能的转换的区域可以是该多个膜层重叠的区域。

需要说明的是，空腔(如第一空腔K1)在参考平面M上的第一正投影是指：在将该空腔填充有遮光材质时，从该遮光材质远离参考平面M的一侧向参考平面M照射垂直于参考平面M的光时，参考平面M上形成的投影。物体(如上述振膜层02的第一振膜区域)在参考平面M上的正投影是指：在从该物体远离参考平面M的一侧向参考平面M照射垂直于参考平面M的光时，参考平面M上形成的投影。

综上所述，本申请实施例提供的具有振膜的器件包括基底层和振膜层，并且，基底层具有呈长形的第一空腔，且第一正投影的较短的边上具有目标凹陷。这种情况下，使得振膜层中的第一振膜区域也具有该形状。这种形状的第一振膜区域在进行电能和机械能的转换时，可以具有相耦合的多阶振动模态。通常多阶振动模态中奇数阶的振动模态的增益较大，但偶数阶的振动模态的增益较小，使得多阶振动模态耦合得到的带宽较小。但本申请实施例中，在目标凹陷的作用下，该多阶振动模态中的偶数阶振动模态的增益也较大。所以，能够实现该多阶振动模态的增益均较大，从而该多阶振动模态耦合得到的带宽较大，使得该具有振膜的器件具有较大的带宽，丰富该器件的应用场景。

需要说明的是，第一空腔可以看做是将目标凹陷在第一空腔中对应的位置两侧的腔室组合得到的空腔，振膜层中的第一振膜区域也可以看做是将目标凹陷在振膜层中对应的位置两侧的部分组合得到的结构。相应地，整个具有振膜的器件可以看做是将目标凹陷在器件中对应的位置两侧的部分组合得到的结构，其中，目标凹陷在器件中对应的位置两侧的每一部分均可以看做是一个具有振膜的器件。根据耦合系统理论，在一定的外界阻尼环境下，将两个独立的具有振膜的器件通过一定的方式进行振膜连接，可以在不引入额外能量损耗的情况下获得大带宽。所以，本申请实施例提供的具有振膜的器件相当于将目标凹陷两侧的部分通过一定的方式进行振膜连接所得到的具有振膜的器件，该器件能够在不引入额外能量损耗的情况下获得大带宽。

另外，本申请实施例中通过对第一空腔的形状设计，实现器件的带宽的提升，该方案并不涉及对多个第一空腔的间距的复杂设计，因此，该方案的实现难度较低。并且，该方案也无需在器件外部增加外部阻尼即可实现大带宽，因此该方案可以不引入额外的能量损耗。

本申请实施例提供的具有振膜的器件的实现方式多种多样，以下将从第一正投影和振膜层这两个方面对这些实现方式进行介绍。

(1)第一正投影。

基底层01中的第一空腔K1在参考平面M上的第一正投影的形状多种多样。示例地，请继续参考图3，第一正投影可以包括：沿长度方向F1依次连接的至少两个第一凸图形区域Q1，目标凹陷A位于相邻的第一凸图形区域Q1之间。

图3中以该第一凸图形区域可以呈：具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的圆形为例，可选地，该第一凸图形区域也可以呈多边形，或者，具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的椭圆形等，本申请实施例对此不作限定。

在第一凸图形区域呈具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的圆形，且这两个圆形的半径相同时，如图3所示，相邻的第一凸图形区域的圆心距D小于2R，R表示圆形的半径。图4是在水介质环境下本申请实施例提供的具有振膜的器件在不同圆心距D和第一正投影的相同最大长度L(等于2R+D)条件下的频率响应示意图，其中，图4中的四种最大长度L中，L1至L4依次增大。图5是在水介质环境下本申请实施例提供的具有振膜的器件在第一正投影的相同最大长度L和不同半径R条件下的频率响应示意图。其中，图5中的三种半径R中，R1至R3依次增大。结合图4和图5可知，半径R和最大长度L均与具有振膜的器件的各阶振动模态的耦合程度相关，最大长度又与半径R和圆心距D相关，因此，具有振膜的器件的各阶振动模态的耦合程度与半径R和圆心距D相关。一般来说，该器件的一阶振动模态主要由半径R的大小决定，各阶振动模态之间的耦合程度由半径R和圆心距D之比决定。另外，该耦合程度还与周围介质环境阻尼相关。所以，本申请实施例中，可以根据需要的该器件的各阶振动模态的耦合程度，以及周围介质环境阻尼，设计半径R和圆心距D。

另外，图3中以第一正投影包括沿长度方向F1依次连接的两个第一凸图形区域Q1为例，可选地，该第一凸图形区域Q1的个数也可以大于2，本申请实施例对此也不作限定。示例地，如图6所示，该第一正投影也可以包括沿长度方向F1依次连接的三个第一凸图形区域Q1，目标凹陷A位于每两个相邻的第一凸图形区域Q1之间，此时，第一空腔的形状会随第一正投影的形状改变而相对图2所示的形状改变。

上述至少两个第一凸图形区域的形状可以相同或不同，该至少两个第一凸图形区域的面积也可以相同或不同。图3中以该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均相同为例，可以理解的是，该至少两个第一凸图形区域可以是形状相同且面积不同，或者，该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均不同。其中，在该至少两个第一凸图形区域的形状和面积均相同时，基底层中第一空腔所在区域的面积占比较高。由于具有振膜的器件中第一空腔所在区域的大小与具有振膜的器件中工作区域(用于进行电能和机械能的转换的区域)的大小相关，因此，具有振膜的器件中工作区域的面积占比较高，具有振膜的器件的面积利用率也较高。又由于器件的面积利用率与灵敏度正相关，所以，该具有振膜的器件的灵敏度较高。

可选地，对于第一正投影在凹陷方向上的至少一侧中的每一侧，每两个相邻的第一凸图形区域之间均具有目标凹陷。可以理解的是，也可以是一部分相邻的第一凸图形区域之间具有目标凹陷，但另一部分相邻的第一凸图形区域之间不具有目标凹陷。图3和图6中以第一正投影在凹陷方向上的每一侧中，每两个第一凸图形区域Q1之间具有目标凹陷A为例。

进一步地，如图7所示，在第一正投影包括上述沿长度方向依次连接的至少两个第一凸图形区域Q1的基础上，第一正投影还可以包括：目标凹陷A对应的第二凸图形区域Q2；目标凹陷A相邻的两个第一凸图形区域Q1通过目标凹陷A对应的第二凸图形区域Q2连接。该第二凸图形区域Q2所在的位置向第一正投影内凹陷。在第一正投影如图7所示时，具有振膜的器件的结构示意图可以为图8，该器件的分解示意图可以如图9所示。

在第一凸图形区域呈具有靠近相邻的第一凸图形区域的缺口的圆形，且这两个圆形的半径相同时，如图7所示，相邻的第一凸图形区域的圆心距D大于2R，R表示圆形的半径。这种情况下，具有振膜的器件的各阶振动模态的耦合程度不仅与半径R圆心距D相关，还与第二凸图形区域的形状和尺寸相关。另外，该耦合程度还与周围介质环境阻尼相关。所以，本申请实施例中，可以根据需要的该器件的各阶振动模态的耦合程度，以及周围介质环境阻尼，设计半径R、圆心距D、第二凸图形区域的形状和尺寸。

需要说明的是，图7是在图3所示的第一正投影的基础上增加第二凸图形区域Q2，可以理解的是，对于与图3所示的第一正投影不同的包括上述至少两个第二凸图形区域的其他第一正投影，该其他第一正投影均也可以包括第二凸图形区域，本申请实施例在此不做赘述。

上述第二凸图形区域Q2的形状可以是任意形状。比如，图7中以第二凸图形区域Q2呈矩形为例。可选地，该第二凸图形区域Q2也可以呈在凹陷方向F2上的相对两侧凸起的矩形，该凸起的边可以是折线形也可以是弧形。示例地，当该凸起的边为折线形时，第一正投影如图10所示；当该凸起的边为弧形时，第一正投影如图11所示。另外，在第一正投影包括多个第二凸图形区域Q2时，不同第二凸图形区域的形状可以相同或不同，不同第二凸图形区域的面积也可以相同或不同。

(2)振膜层。

振膜层通常包括：两个电极层，以及位于这两个电极层之间的电极绝缘层。示例地，请参考前述图1、图2、图8或图9，振膜层02可以包括：第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023。电极绝缘层022的材质为压电材质，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023和基底层01依次叠加。此时，图1、图2、图8或图9所示的具有振膜的器件的垂直于参考平面M且平行于长度方向F1的截面的示意图可以如图12所示。

当电极绝缘层022的材质为压电材质时，该压电材质可以包括但不限于氮化铝(AlN)、氮化钪铝(AlScN)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)、掺钒氧化锌(V-ZnO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯三氟乙烯(PVDF-TRFE)等压电材料。

第一电极层021和第二电极层022的材质可以包括但不限于钼、钛、铂、铝、金、钨等金属导电材料以及高掺硅、导电聚合物材料等导电材料。

基底层01中的第一空腔K1可以贯穿基底层01靠近第二电极层023的一侧，该第一空腔K1也可以不贯穿基底层01靠近第二电极层023的一侧。基底层01中的第一空腔K1可以贯穿基底层01远离第二电极层023的一侧，该第一空腔K1也可以不贯穿基底层01远离第二电极层023的一侧。本申请实施例中以在第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023和基底层01依次叠加时，第一空腔K1不贯穿基底层01靠近第二电极层023的一侧，且贯穿底基层01远离第二电极层023的一侧为例。示例地，请参考图1、图2、图8、图9或图12，基底层01包括：本体层011和基底绝缘层012，第一空腔K1贯穿本体层011和基底绝缘层012，振膜层02、基底绝缘层012和本体层011依次叠加。

进一步地，振膜层中第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023重叠的区域能够进行电能和机械能的转换。这一区域可以通过第一器件区域内的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023在参考平面M上的正投影的重叠区域表示。该重叠区域的实现方式多种多样。

示例地，在图1、图2、图8或图9中，第一器件区域内的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023在参考平面M上的正投影的重叠区域可以如图13所示。该重叠区域可以包括：沿长度方向F1依次排布的至少两个第三凸图形区域Q3，且相邻的第三凸图形区域相间隔，目标凹陷A位于相邻的第三凸图形区域Q3之间。图13中以重叠区域包括两个第三凸图形区域Q3，且该第三凸图形区域Q3呈圆形为例，可选地，该第三凸图形区域Q3的数量也可以大于2，该第三凸图形区域Q3也可以呈其他形状，如四边形、六边形等。

可以理解的是，第一器件区域内的第一电极层、电极绝缘层和第二电极层在参考平面上的正投影的重叠区域也可以具有其他的实现方式。

比如，该重叠区域不包括上述至少两个第三凸图形区域，而是与该第一器件区域完全相同的形状。此时，在第一器件区域内，第一电极层、电极绝缘层和第二电极层均完全覆盖基底层。振膜层中的上述第一振膜区域中的全部区域能够进行电能和机械能的转换。

又比如，如图14所示，在图13所示的重叠区域的基础上，相邻的第三凸图形区域Q3相连接，且相邻的第三凸图形区域Q3的连接处向重叠区域内凹陷。此时，具有振膜的器件的结构可以如图15所示。图14和图15中以第三凸图形区域Q3呈具有靠近相邻的第三凸图形区域Q3的缺口的圆形为例。该第三凸图形区域Q3也可以呈其他形状，如多边形，或者，具有靠近相邻的第三凸图形区域Q3的缺口的椭圆形等，本申请实施例对此不作限定。

在重叠区域包括至少两个第三凸图形区域时，上述重叠区域与上述第一正投影的形状相似，能够利于振膜层的振动，提升振膜层的振动效果。

进一步地，请继续参考上述图14，在上述重叠区域包括沿长度方向依次连接的至少两个第三凸图形区域Q3，且相邻的第三凸图形区域Q3的连接处向重叠区域内凹陷时，该重叠区域还可以包括：用于连接相邻的第三凸图形区域Q3的第四凸图形区域Q4。可见，重叠区域中第四凸图形区域Q4所在的位置凹陷。示例地，第三凸图形区域Q3呈具有靠近相邻的第三凸图形区域Q3的缺口的圆形；第四凸图形区域Q4呈矩形(如图14所示)，或者，第四凸图形区域Q4呈在凹陷方向上的相对两侧具有凸起的矩形，该凸起的边可以是折线形(如图16所示)也可以是弧形(如图17所示)。另外，在重叠区域包括多个第四凸图形区域Q4时，不同第四凸图形区域的形状可以相同或不同，不同第四凸图形区域的面积也可以相同或不同。

在重叠区域包括第四凸图形区域，且第一正投影包括第二凸图形区域时，上述重叠区域与上述第一正投影的形状相似，能够利于振膜层的振动，提升振膜层的振动效果。

可选地，如图18所示，在上述重叠区域包括沿上述长度方向F1依次连接的至少两个第三凸图形区域Q3，且相邻的第三凸图形区域Q3的连接处向重叠区域内凹陷时，该重叠区域也可以不包括上述第四凸图形区域Q4，本申请实施例对此不作限定。

在上述重叠区域包括至少两个第三凸图形区域时(如图13、图14、图16、图17或图18所示)，该至少两个第三凸图形区域的形状可以相同也可以不同，该至少两个第三凸图形区域的面积可以相同也可以不同。图13、图14、图16、图17和图18中均以该至少两个第三凸图形区域的形状和面积均相同为例。可以理解的是，该至少两个第三凸图形区域也可以是形状相同且面积不同，或者，该至少两个第三凸图形区域的形状和面积均不同。另外，图13、图14、图16、图17和图18中均以第一正投影如图3所示为例，可以理解的是，图13、图14、图16、图17和图18中的第一正投影也可以与图3所示的第一正投影不同。在至少两个第三凸图形区域的形状和面积均相同时，具有振膜的器件中工作区域的面积占比较高，具有振膜的器件的面积利用率也较高，该具有振膜的器件的灵敏度较高。

可选地，上述至少两个第三凸图形区域与上述至少两个第一凸图形区域可以一一对应。第三凸图形区域的中心与对应的第一凸图形区域的中心重合(如图13、图14、图16、图17和图18所示)，此时振膜层的振动效果较好。此处的重合可以是完全重合或大致重合。当然，第三凸图形区域的中心与对应的第一凸图形区域的中心也可以不重合，本申请实施例对此不作限定。

进一步地，在前述实施例提供的具有振膜的器件中，在第一器件区域内，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的内侧。这种情况下，在振膜层振动时，电极绝缘层022的振动阻力较小，使得具有振膜的器件的灵敏度较高。如图19所示，在第一器件区域内，当电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的内侧时的频率响应曲线可以为曲线1，当电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的外侧时的频率响应曲线可以为曲线2。根据曲线1和曲线2可知，当电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的内侧时，具有振膜的器件的灵敏度较高。

并且，在第一器件区域内，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的内侧时，能够便于该具有振膜的器件的制造过程中的生产应力的疏散，避免具有振膜的器件在该生产应力的作用下损坏。

可选地，在第一器件区域内，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的外边沿也可以不位于第一正投影的外边沿的内侧。示例地，在第一器件区域内，电极绝缘层022在参考平面上的正投影与第一正投影至少部分重叠，且电极绝缘层022在参考平面上的正投影的外边沿不位于第一正投影的外边沿的内侧。比如，电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿与第一正投影的外边沿重合，或者，电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的外侧(此时具有振膜的器件的结构可以如图20和图21所示，图21为图20中剖面PP的示意图)。

当电极绝缘层在参考平面上的正投影的外边沿位于第一正投影的外边沿的外侧时，第一器件区域内的第一电极层021和第二电极层023中，一个电极层可以具有镂空，另一个电极层和电极绝缘层022均可以不具有镂空。不具有镂空的该另一个电极层可以接地。如图20和图21中，第一电极层021具有镂空，且第二电极层023和电极绝缘层022均不具有镂空。此时，第一器件区域内的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023在参考平面M上的正投影的重叠区域可以如图22所示。请参考图22，该重叠区域不仅包括上述第三凸图形区域Q3，该重叠区域还可以包括：外围区域W；外围区域W包围上述至少两个第三凸图形区域Q3，且与上述至少两个第三凸图形区域Q3均间隔。

需要说明的是，在上述重叠区域包括第四凸图形区域Q4时，由于第四凸图形区域Q4位于相邻的第三凸图形区域Q3之间，因此，在上述外围区域W包围第三凸图形区域Q3的情况下，上述外围区域W也包围上述第四凸图形区域Q4，且与该第四凸图形区域Q4也间隔。具有镂空的上述一个电极层(如第一电极层021)中的镂空在参考平面M上的正投影位于该外围区域W和第三凸图形区域Q3之间。

另外，图22中以在图14所示的重叠区域的基础上，重叠区域还包括外围区域为例。可以理解的是，在本申请实施例提供的其他重叠区域(如图13所示的重叠区域)的基础上，重叠区域也可以包括外围区域，本申请实施例对此不作限定。

可选地，请继续参考图22，外围区域W和第三凸图形区域Q3分别为振膜层02中应力相反的区域在参考平面M上的正投影。这种情况下，在驱动具有振膜的器件时，可以向振膜层中的该应力相反的区域分别施加相位相反的电信号，以使这些区域向相同的方向振动，增大振膜层的振动面积，增强器件的发射灵敏度。另外，在振膜层在外界环境的作用下振动时，可以将振膜层中该应力相反的区域中的一个区域振动所产生的电信号进行反相处理，并将反相处理后的该电信号，以及另一个区域振动所产生的电信号，均作为振膜层振动所接收到的电信号，从而增强接收到的电信号的强度，增强器件的接收灵敏度。

示例地，在上述重叠区域包括外围区域，且第一电极层和第二电极层中的一个电极层具有镂空时，该一个电极层可以包括内电极和外电极，如图20和图21所示，第一电极层021包括内电极0211和外电极0212。其中，外电极包围内电极，该电极层中的镂空位于外电极和内电极之间。内电极在参考平面上的正投影与上述外围区域包围的区域(如上述第三凸图形区域)存在重叠，外电极在参考平面上的正投影与上述外围区域存在重叠。比如，内电极在参考平面上的正投影为上述外围区域包围的区域(如上述第三凸图形区域)，外电极在参考平面上的正投影为上述外围区域。在驱动具有振膜的器件时，可以向内电极和另一电极层之间，以及向外电极和另一电极层之间分别施加相位相反的电信号；在振膜层在外界环境的作用下振动时，内电极和另一电极层之间产生第一电信号，外电极和另一电极层之间产生第二电信号，可以将第一电信号和第二电信号中的一个电信号进行反相处理，并将反相处理后的该一个电信号与另一个电信号均作为振膜层振动所产生的电信号，从而增强接收到的电信号的强度，增强器件的接收灵敏度。

进一步地，请继续参考图22，上述外围区域W可以包括：沿长度方向F1依次连接的至少两个包围区域B；该至少两个包围区域B与至少两个第三凸图形区域Q3一一对应，包围区域B包围对应的第三凸图形区域Q3，相邻的包围区域B的连接处向上述重叠区域内凹陷。可选地，该包围区域B可以呈：具有靠近相邻的包围区域B的缺口的圆环。可以理解的是，上述外围区域也可以与图22中所示的外围区域W不同，比如，外围区域可以呈方框、圆框等。不同包围区域B的形状可以相同或不同，不同包围区域B的面积也可以相同或不同。

根据上述内容可知，上述重叠区域可以包括：外围区域和内部区域(如包括上述第三凸图形区域，或者包括上述第三凸图形区域和第四凸图形区域)；外围区域包围内部区域，且与内部区域间隔，一个电极层中的镂空在参考平面上的正投影位于外围区域和内部区域之间；外围区域和第三凸图形区域分别为振膜层中应力相反的区域在参考平面上的正投影。

进一步地，请继续参考图20和图21，在上述重叠区域包括外围区域的情况下，在第一器件区域内，具有镂空的一个电极层(如第一电极层021)在参考平面M上的正投影位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影内。换句话说，具有镂空的该一个电极层中的外电极的外边缘位于电极绝缘层的外边缘的内侧。这种情况下，具有镂空的该电极层上加载的电信号能够驱动电极绝缘层中的更多区域振动，提升具有振膜的器件的面积利用率，增强该器件的灵敏度。

又进一步地，该一个电极层在参考平面上的正投影可以位于第一正投影内。可选地，具有镂空的一个电极层(如第一电极层021)在参考平面M上的正投影可以与上述重叠区域重叠。这种情况下，具有镂空的该电极层上加载的电信号也能够驱动电极绝缘层中的更多区域振动，提升具有振膜的器件的面积利用率，增强该器件的灵敏度。

可以理解的是，该一个电极层在参考平面上的正投影也可以不是位于第一正投影内，该一个电极层在参考平面上的正投影也可以不是位于电极绝缘层在参考平面上的正投影内，具有镂空的一个电极层在参考平面上的正投影也可以与上述重叠区域不重叠，本申请实施例对此不作限定。

以上实施例中对第一器件区域内第一电极层、电极绝缘层和第二电极层在参考平面上的正投影的重叠区域进行了介绍。在此基础上，第一电极层、电极绝缘层和第二电极层均可以是任意形状，本申请实施例对此不作限定。

示例地，在第一器件区域内，振膜层满足以下至少一种条件：

请参考图1、图2、图8、图9、图15、图20或图21，第一电极层021在参考平面M上的正投影位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影内；此时，第一电极层021的外边沿位于电极绝缘层022的外边沿内侧。

请参考图1、图2、图8、图9、图15、图20或图21，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影位于第二电极层023在参考平面M上的正投影内；此时，电极绝缘层022的外边缘位于第二电极层023的外边沿内侧。

请参考图21，第一正投影位于第二电极层023在参考平面M上的正投影内；此时，第一空腔的内壁位于第二电极层023的外边沿的内侧。

请参考图1、图2、图8、图9、图15、图20或图21，第二电极层在参考平面上的正投影的形状与第一正投影的形状相同；

以及，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的形状与上述重叠区域的形状相同，此时上述重叠区域可以位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影内，且上述重叠区域的面积小于位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的面积；或者，请参考图1、图2、图8、图9、图15、图20或图21，电极绝缘层022在参考平面上的正投影的形状与第一正投影的形状相同；或者，电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的形状(如图23所示，此时该正投影呈8字形)与第一正投影和重叠区域均形状不同，此时上述重叠区域可以位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影内，且上述重叠区域的面积小于位于电极绝缘层022在参考平面M上的正投影的面积。电极绝缘层022中可以具有镂空也可以不具有镂空。

总的来说，振膜层中可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述重叠区域的形状相同，振膜层中也可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述第一正投影的形状相同，振膜层中也可以是至少一个膜层在参考平面上的正投影与上述第一正投影和上述重叠区域的形状均不同。在振膜层的延伸方向上，振膜层中的至少一个膜层可以包括一个结构或相间隔的多个结构；在垂直于长度方向和凹陷方向的方向上，第一电极层、电极绝缘层第二电极层中的每个膜层可以是一层结构也可以是多层结构，本申请实施例对此不做限定。

振膜层的结构还可以有其他的实现方式，本申请实施例在此不作穷举。

进一步地，在第一器件区域内，振膜层可以包括振动中心频率不同的第一子区域和第二子区域，目标凹陷位于第一子区域在参考平面上的正投影和第二子区域在参考平面上的正投影之间。换句话说，振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率不同。这种情况下，振动中心频率不同的不同子区域在振动时的振动模态可以耦合，从而进一步提升器件的带宽。当然，振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率也可以相同，本申请实施例对此不作限定。

当振膜层中在参考平面上的正投影位于目标凹陷两侧的不同子区域的振动中心频率不同时，振膜层中的不同子区域可以通过多种方式实现振动中心频率不同。比如，振膜层的不同子区域的材质不同，使得该不同子区域的振动中心频率不同；又比如，振膜层包括多个膜层，第一子区域和第二子区域中至少一层膜层的形状和/或尺寸不同，使得第一子区域和第二子区域的振动中心频率不同。

示例地，如图24所示，以振膜层中位于凹陷处右侧的区域为第一子区域，振膜层中位于凹陷处左侧的区域为第二子区域为例。在振膜层的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023中的每个膜层中，属于第一子区域的部分和属于第二子区域的部分的形状均相同，但属于第一子区域的部分的尺寸小于属于第二子区域的部分的尺寸。此时，第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023中的每个膜层中，属于第一子区域的部分和属于第二子区域的部分的的材质可以相同。

又示例地，如图25所示，以振膜层中位于凹陷处右侧的区域为第一子区域，振膜层中位于凹陷处左侧的区域为第二子区域为例。在振膜层的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023中的每个膜层中，属于第一子区域的部分和属于第二子区域的部分的形状均相同。在第一电极层021和第二电极层023中的每个膜层中，属于第一子区域的部分的尺寸和属于第二子区域的部分的尺寸均相同。但在电极绝缘层022中，属于第一子区域的部分的尺寸大于属于第二子区域的部分的尺寸。

进一步地，本申请实施例提供的具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，以上实施例中均以该器件包括一个第一器件区域为例，可选地，该至少一个第一器件区域也可以包括多个第一器件区域。该多个第一器件区域可以阵列排布，也可以不是阵列排布。并且，在多个第一器件区域阵列排布时，该多个第一器件区域可以排成至少一行至少一列。在具有振膜的器件中的器件区域(如第一器件区域)阵列排布时，具有振膜的器件的面积利用率较高，由于器件的面积利用率与器件的灵敏度正相关，因此能够提升该器件的灵敏度。

示例地，图26和图27为本申请实施例提供的两种具有振膜的器件的俯视图。如图26和图27所示，具有振膜的器件包括四个第一器件区域，图26中以第一器件区域如图15所示为例，图27中以第一器件区域如图20和图21所示为例。这四个第一器件区域排成一行，且第一器件区域的行方向平行于上述凹陷方向。该行方向也可以平行于上述长度方向，本申请实施例对此不作限定。

又示例地，如图28所示，具有振膜的器件中的至少一个第一器件区域包括：排成至少两行的多个第一器件区域，图28中以排成两行的八个第一器件区域为例，每行包括四个第一器件区域。任意相邻的两行第一器件区域中相同次序的第一器件区域交错排布，比如，图28中的第一行第一器件区域中第一个器件区域与第二行第一器件区域中的第一个器件区域交错排布。另外，图28中以第一器件区域的行方向平行于上述长度方向F1。该行方向也可以平行于凹陷方向，本申请实施例对此不作限定。

又进一步地，上述实施例中，具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，具有振膜的器件还可以包括至少一个第二器件区域。第二器件区域的结构与第一器件区域的结构类似，但第二器件区域中的空腔与第一器件区域中的空腔在参考平面上的正投影形状不同。

示例地，第二器件区域的结构可以如图29和图30所示，在一个第二器件区域内：基底层01具有第二空腔K2，第二空腔K2在参考平面M上的第二正投影的形状与第一正投影的形状不同；振膜层02的第二振膜区域在参考平面M上的正投影与第二正投影重叠，且第二振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。

在具有振膜的器件包括第一器件区域和第二器件区域时，第一器件区域内振膜的振动模态与第二器件区域内振膜的振动模态不同，且这两种器件区域内振膜的振动模态能够耦合，从而进一步提升器件的带宽。

第二正投影的形状与第一正投影的形状不同，示例地，第二正投影可以是凸图形。比如，第二正投影可以呈圆形、矩形、椭圆形等，本申请实施例对此不作限定，图29和图30以该第二正投影呈圆形为例。可选地，第二正投影也可以是凹图形，比如，该第二正投影在垂直于最大长度的方向上也有凹陷，本申请实施例对此不作限定。

可选地，在具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域的情况下，该至少一个第一器件区域和该至少一个第二器件区域阵列排布。并且，第一器件区域和第二器件区域在阵列的行方向和列方向中的至少一个方向上交错排布。如图31所示，具有振膜的器件包括2个第一器件区域和3个第二器件区域，这2个第一器件区域和这3个第二器件区域排成一行，并且，第一器件区域和第二器件区域在阵列的行方向上交替排布，阵列的行方向平行于凹陷方向。

再进一步地，具有振膜的器件还可以包括连接区域(如图26、图27、图28和图31中除第一器件区域和第二器件区域之外的区域)。连接区域内的第一电极层和第二电极层用于连接连接区域外的第一电极层和第二电极层。比如，连接区域内的第一电极层和第二电极层用于连接上述第一器件区域(或者第一器件区域和第二器件区域)内的第一电极层和第二电极层。并且，对于至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域中的每个器件区域，该器件区域内的第一电极层和第二电极层绝缘。

对于至少一个第一器件区域和至少一个第二器件区域中的不同器件区域，不同器件区域中的第一电极层可以相连接，且不同器件区域中的第二电极层相连接，以使该不同器件区域并联；或者，一个器件区域中的第一电极层与另一个第二电极层连接，以使该不同器件区域串联；或者，一部分器件区域并联且另一部分器件区域串联。本申请实施例不对不同器件区域的连接方式进行限定，本申请实施例中以不同器件区域并联为例。

另外，上述多个器件区域还可以通过金属引线与该器件的外部电路(如用于控制该器件的控制电路)连接。

进一步地，在具有振膜的器件的一个器件区域(如一个第一器件区域或一个第二器件区域)内，对于具有振膜的器件的至少一个膜层(如各个膜层)中的任一膜层：该膜层在参考平面上的正投影具有第一对称轴和第二对称轴中的至少一个对称轴。其中，第一对称轴平行于长度方向，第二对称轴平行于凹陷方向。以图1中的第一电极层021为例，如图32所示，该第一电极层021在参考平面上的正投影具有第一对称轴L1和第二对称轴L2。

可选地，在上述至少一个膜层包括至少两个膜层时，在上述一个器件区域内，该至少两个膜层在参考平面上的正投影的第一对称轴共线，和/或，该至少两个膜层在参考平面上的正投影的第二对称轴共线。比如，在第一器件区域内，该具有振膜的器件中的各个膜层在参考平面上的正投影均具有第一对称轴和第二对称轴，并且，各个膜层在参考平面上的正投影的第一对称轴共线，且各个膜层在参考平面上的正投影的第二对称轴也共线。

在上述一个器件区域内，具有振膜的器件的每个膜层在参考平面上的正投影也可以不具有对称轴，各个膜层在参考平面上的正投影的相互平行的对称轴也可以不共线，本申请实施例对此不作限定。

进一步地，具有振膜的器件中的空腔(如所有空腔)在参考平面上的正投影呈中心对称图形，这样便可以使具有振膜的器件具有很好的面外声束指向性，使得该器件发出的声波能够较集中，提升器件的性能。在具有振膜的器件包括至少一个第一空腔和/或至少一个第二空腔时，该器件中的这些空腔组成的整体在参考平面上的正投影呈中心对称图形。当然，具有振膜的器件中的所有空腔组成的整体在参考平面上的正投影也可以不呈中心对称图形，本申请实施例对此不作限定。

在具有振膜的器件包括多个器件区域时，相邻器件区域的空腔(如上述第一空腔、第二空腔)的间隔越小，器件的带宽越大。该间隔的大小一般取决于工艺极限，因此可以在工艺极限的范围内，根据所需的器件带宽设计该间隔的大小。

在具有振膜的器件包括多个器件区域，且多个器件区域阵列排布时，可以根据器件的应用场景，设计该阵列在行方向和列方向上的尺寸。比如，当该器件应用于超声成像时，可以根据避免超声成像中的声束旁瓣和声束栅瓣来确定该阵列在列方向上的尺寸，比如当该阵列包括一行多列时，该阵列在列方向上的尺寸不超过该器件所发出的声波的中心频率对应的波长的1.5倍。当该器件应用于超声成像时，可以根据超声成像的范围和深度，确定该阵列在行方向上的尺寸。

需要说明的是，本申请实施例提供的各种第一器件区域和第二器件区域均可以阵列排布，图26、图27、图28和图31中仅以本申请实施例提供的几种器件区域阵列排布为例。另外，本申请实施例中以具有振膜的器件包括一组堆叠层，且该一组堆叠层包括叠加的第一电极层、电极绝缘层和第二电极层为例。可选地，该器件还可以包括多组叠加的堆叠层，本申请实施例对此不作限定。

进一步地，在前述实施例提供的具有振膜的器件的基础上，在第一器件区域和/或第二器件区域中，该器件还可以包括：聚合物层。在第一器件区域或第二器件区域内，该聚合物层包裹在器件区域中除聚合物层之外的部分在垂直于长度方向和凹陷方向上的至少一侧。示例地，该聚合物层的材质可以包括聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、聚酰亚胺(polyimide，PI)等。聚合物层能够增加具有振膜的器件的外界环境阻尼，由于外界环境阻尼越大，具有振膜的器件的带宽越大，因此，本申请实施例提供的具有振膜的器件的带宽(尤其是发射带宽)能够进一步增大。可以理解的是，该具有振膜的器件也可以不包括上述聚合物层，本申请实施例对此不作限定。

以上实施例中均以振膜层中的电极绝缘层为压电材质，且第一电极层、电极绝缘层、第二电极层和基底层依次叠加为例。在这种情况下，请参考前述实施例中的附图，振膜层02还可以包括支撑层024，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023、支撑层024和基底层01依次叠加。该支撑层024可以包括一种材质层，也可以包括多种材质层。比如，支撑层024包括叠加的非绝缘材质层和绝缘材质层(附图中未示出)，第二电极层022、绝缘材质层和该非绝缘材质层可以依次叠加。该绝缘材质层的材质可以包括但不限于单晶硅、多晶硅、氮化硅、二氧化硅等材料。支撑层024也可以包括该绝缘材质层且不包括该非绝缘材质层。

可以理解的是，在电极绝缘层022的材质为压电材质时，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023和基底层01也可以不是依次叠加的。电极绝缘层022的材质也可以不是压电材质。

比如，如图33所示，在电极绝缘层022的材质为压电材质时，振膜层02还包括与基底层01叠加的支撑层024，第一空腔K1贯穿基底层01靠近振膜层02的一侧。第一器件区域内的第一电极层021、电极绝缘层022和第二电极层023均位于第一空腔K1内，且沿靠近上述基底层01的方向依次叠加在支撑层024靠近基底层01的一侧。在这种情况下，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023、支撑层024和基底层01均可以参考前述实施例中的描述，本申请实施例在此不做赘述。

又比如，如图34所示，电极绝缘层022的材质为非压电材质，第一电极层021、电极绝缘层022、基底层01和第二电极层023依次叠加。在这种情况下，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023和基底层01均可以参考前述实施例中的描述，本申请实施例在此不做赘述。

再比如，如图35所示，电极绝缘层022的材质为非压电材质，电极绝缘层022、基底层01和第二电极层023依次叠加，第一空腔K1贯穿基底层01靠近振膜层02的一侧，第一电极层021位于第一空腔K1内，且叠加在电极绝缘层022靠近基底层01的一侧。在这种情况下，第一电极层021、电极绝缘层022、第二电极层023和基底层01均可以参考前述实施例中的描述，本申请实施例在此不做赘述。

可以看出，电极绝缘层的材质可以是压电材质，也可以是非压电材质。

一方面，在电极绝缘层的材质为压电材质时，该具有振膜的器件可以是压电式器件。该器件利用第一电极层和第二电极层向电极绝缘层施加电信号，以使电极绝缘层发生形变，使得振膜层在该电信号的作用下振动；在振膜层振动时，电极绝缘层发生形变，该器件可以利用第一电极层和第二电极层采集振膜层振动所产生的电信号。

另一方面，在电极绝缘层的材质为非压电材质时，该具有振膜的器件可以是电容式器件。该器件利用第一电极层和第二电极层加载电信号，以使第一电极层和第二电极层之间的电容变化，从而使得整个振膜层在电容的作用下振动；在振膜层振动时，该电容的大小改变，该器件可以利用第一电极层和第二电极层采集该电容的大小，从而得到振膜层振动所产生的电信号。

可选地，在本申请实施例提供的具有振膜的器件为超声波换能器时，该超声波换能器可以是压电陶瓷超声波换能器、电容式微机械超声波换能器(CMUT)或压电式微机械超声波换能器(PMUT)，本申请实施例对此不作限定。其中，压电陶瓷超声波换能器和压电式微机械超声波换能器为压电式器件，电容式微机械超声波换能器为电容式器件。

压电陶瓷超声波换能器中的电极绝缘层一般使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)材料、钙钛矿相结构钛铌镁酸铅(PMN-PT)单晶材料或者压电复合材料。压电陶瓷超声波换能器和压电式微机械超声波换能器可以统称为微机械超声波换能器(micromachined ultrasoundtransducer，MUT)，MUT的振动模态为弯曲振动模态，该振动模态具备声阻抗小的优势，因此MUT的外部无需设置声阻抗匹配层，简化MUT的封装。并且，MUT可以采用半导体工艺实现批量化加工，制造成本低。另外，MUT能够与MUT的控制电路集成，便于实现MUT与控制电路的电连接，同时能够MUT的寄生电容较小且信噪比较高。另外，PMUT中用于向电极绝缘层施加电信号的两个电极层之间无需较高的直流偏置和极小间隙，PUMT的加工较为简单，且具备工作线性度高等优势。

可选地，本申请实施例提供的具有振膜的器件可以是微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)器件，当然该器件也可以不是MEMS器件，本申请实施例对此不作限定。

另外，在制造本申请实施例提供的具有振膜的器件时，可以依次形成该器件中的各个膜层。在这些膜层中的某一膜层具有图案时，可以先形成该膜层的材质层，之后对该材质层进行图案化处理，便可以得到该膜层。

基于本申请实施例提供的具有振膜的器件，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：控制电路，以及本申请实施例提供的任一种具有振膜的器件。该控制电路与该具有振膜的器件中的振膜层连接，控制电路用于控制该振膜层进行电能和机械能的转换。

示例地，控制电路可以与振膜层中的第一电极层和第二电极层电连接，控制电路可以向这两个电极层施加电信号，以驱动振膜层将电能转换为机械能。控制电路还可以利用这两个电极层接收振膜层振动所产生的电信号。

控制电路可以是现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)等具有控制功能的电路。

可选地，电子设备可以包括如图36所示的超声波探头，该超声波探头包括控制电路，模拟前端(analog front end，AFE)电路，本申请实施例提供的具有振膜的器件，以及声透镜。其中，声透镜位于具有振膜的器件用于发出声波的一侧。控制电路通过AFE电路与具有振膜的器件连接。AFE电路包括：脉冲发生器、模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)、滤波器、低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)、时间增益控制(temporal gain control，TGC)电路和开关。其中，控制电路、脉冲发生器、开关和具有振膜的器件依次连接，具有振膜的器件、开关、TGC电路、LNA、滤波器、ADC和控制电路依次连接。在向外发射声波时，AFE电路中的开关与脉冲发生器连接，控制电路可以通过脉冲发生器和开关向具有振膜的器件施加电信号，以使具有振膜的器件发出声波。在检测外部声波时，AFE电路中的开关与TGC电路连接，控制电路可以通过开关、TGC电路、LNA、滤波器和ADC接收具有振膜的器件检测接收到的声波所产生的电信号。声透镜能够起到对具有振膜的器件的保护和声束聚焦作用。

另外，在图36所示的超声波探头中，具有振膜的器件可以位于PCB板(图36中未示出)上，通过金属打线(wire bonding)与PCB板电连接，并通过该PCB板电连接至上述开关。或者，具有振膜的器件可以位于互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)片(图36中未示出)上，并通过CMOS片电连接至上述开关。

进一步地，图36所示的超声波探头所在的电子设备还可以包括其他部件(图36中未示出)，超声波探头中的控制电路可以通过输入/输出(input/output，I/O)接口(图36中未示出)与其他部件连接。该I/O接口可以是高速串行计算机扩展总线标准(peripheralcomponent interconnect express，PCIE)接口、通用串行总线(universal serial bus，USB)、无线网络通信技术(Wi-Fi)接口等。

比如，该电子设备还包括显示屏(图36中未示出)，该超声波探头可以与显示屏连接，如超声波探头采用线缆与显示屏连接，或者，超声波探头与显示屏无线连接。显示屏可以对控制电路检测到的超声波的电信号进行显示。又比如，该电子设备还包括处理平台，控制电路可以将检测到的接收到声波所产生的电信号传输至到处理平台进行处理。

在本申请中，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“至少一个”指一个或多个，“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请提供的相应实施例中，应该理解到，所揭露的结构可以通过其它的构成方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的。

以上所述，仅为本申请的可选实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种具有振膜的器件，其特征在于，包括：基底层和振膜层；所述具有振膜的器件包括至少一个第一器件区域，在一个所述第一器件区域内：

所述基底层具有第一空腔，所述第一空腔在平行于所述基底层的参考平面上的第一正投影在凹陷方向上的至少一侧具有目标凹陷；所述凹陷方向垂直于所述第一正投影的最大长度所在方向，且所述第一正投影在所述凹陷方向上的长度小于所述最大长度；

所述振膜层覆盖所述第一空腔，所述振膜层的第一振膜区域在所述参考平面上的正投影与所述第一正投影重叠，且所述第一振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。

2.根据权利要求1所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述至少一侧包括：所述第一正投影在所述凹陷方向上的相对两侧。

3.根据权利要求1或2所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述第一正投影包括：沿所述最大长度所在方向依次连接的至少两个第一凸图形区域，所述目标凹陷位于相邻的所述第一凸图形区域之间。

4.根据权利要求3所述的具有振膜的器件，其特征在于，在所述至少一侧中的每一侧，每两个相邻的所述第一凸图形区域之间均具有所述目标凹陷。

5.根据权利要求3或4所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述至少两个第一凸图形区域的形状和面积均相同；或者，所述至少两个第一凸图形区域的形状相同且面积不同。

6.根据权利要求3至5任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述第一凸图形区域呈：具有靠近相邻的所述第一凸图形区域的缺口的圆形。

7.根据权利要求3至6任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述第一正投影还包括：所述目标凹陷对应的第二凸图形区域；所述目标凹陷相邻的两个所述第一凸图形区域通过所述目标凹陷对应的所述第二凸图形区域连接。

8.根据权利要求7所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述第二凸图形区域呈矩形。

9.根据权利要求1至8任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述振膜层包括：第一电极层、电极绝缘层和第二电极层；所述振膜层满足以下任一条件：

所述电极绝缘层的材质为压电材质，所述第一电极层、所述电极绝缘层、所述第二电极层和所述基底层依次叠加；

所述电极绝缘层的材质为压电材质，所述振膜层还包括与所述基底层叠加的支撑层，所述第一空腔贯穿所述基底层靠近所述振膜层的一侧，所述第一振膜区域内的所述第一电极层、所述电极绝缘层和所述第二电极层均位于所述第一空腔内，且沿远离所述支撑层的方向依次叠加在所述支撑层靠近所述基底层的一侧；

所述电极绝缘层的材质为非压电材质，所述第一电极层、所述电极绝缘层、所述基底层和所述第二电极层依次叠加；

以及，所述电极绝缘层的材质为非压电材质，所述电极绝缘层、所述基底层和所述第二电极层依次叠加，所述第一空腔贯穿所述基底层靠近所述振膜层的一侧，所述第一电极层位于所述第一空腔内，且叠加在所述电极绝缘层靠近所述基底层的一侧。

10.根据权利要求9所述的具有振膜的器件，其特征在于，在所述第一器件区域内，所述第一电极层、所述电极绝缘层和所述第二电极层在所述参考平面上的正投影的重叠区域包括：沿所述最大长度所在方向依次排布的至少两个第三凸图形区域，所述目标凹陷位于相邻的所述第三凸图形区域之间；

所述至少两个第三凸图形区域相间隔；

或者，所述至少两个第三凸图形区域相连接，且相邻的所述第三凸图形区域的连接处向所述重叠区域内凹陷。

11.根据权利要求10所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述至少两个第三凸图形区域相连接，所述重叠区域还包括：用于连接相邻的所述第三凸图形区域的第四凸图形区域。

12.根据权利要求9至11任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，在所述第一器件区域内，所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影的外边沿位于所述第一正投影的外边沿的内侧。

13.根据权利要求10至11任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，在所述第一器件区域内，所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影与所述第一正投影至少部分重叠，且所述电极绝缘层在所述参考平面上的正投影的外边沿不位于所述第一正投影的外边沿的内侧；

所述第一器件区域内的所述第一电极层和所述第二电极层中，一个电极层具有镂空，另一个电极层和所述电极绝缘层均不具有镂空；

所述重叠区域还包括：外围区域；所述外围区域包围所述至少两个第三凸图形区域，且与所述至少两个第三凸图形区域均间隔，所述一个电极层中的所述镂空在所述参考平面上的正投影位于所述外围区域和所述第三凸图形区域之间；所述外围区域和所述第三凸图形区域分别为所述振膜层中应力相反的区域在所述参考平面上的正投影。

14.根据权利要求13所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述外围区域包括：沿所述最大长度所在方向依次连接的至少两个包围区域；

所述至少两个包围区域与所述至少两个第三凸图形区域一一对应，所述包围区域包围对应的所述第三凸图形区域，相邻的所述包围区域的连接处向所述重叠区域内凹陷。

15.根据权利要求1至14任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，在所述第一器件区域内，所述振膜层包括振动中心频率不同的第一子区域和第二子区域，所述目标凹陷位于所述第一子区域在所述参考平面上的正投影和所述第二子区域在所述参考平面上的正投影之间。

16.根据权利要求1至15任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述至少一个第一器件区域包括阵列排布的多个第一器件区域。

17.根据权利要求1至15任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述至少一个第一器件区域排成至少两行，且任意相邻的两行所述第一器件区域中相同次序的所述第一器件区域交错排布。

18.根据权利要求16或17所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述第一器件区域的行方向平行于所述最大长度所在方向或所述凹陷方向。

19.根据权利要求1至18任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述具有振膜的器件还包括至少一个第二器件区域，在一个所述第二器件区域内：

所述基底层具有第二空腔，所述第二空腔在所述参考平面上的第二正投影的形状与所述第一正投影的形状不同；

所述振膜层的第二振膜区域在所述参考平面上的正投影与所述第二正投影重叠，且所述第二振膜区域中的至少部分区域能够进行电能和机械能的转换。

20.根据权利要求1至19任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述基底层包括：本体层和基底绝缘层，所述第一空腔贯穿所述本体层和所述基底绝缘层，所述振膜层、所述基底绝缘层和所述本体层依次叠加。

21.根据权利要求1至20任一所述的具有振膜的器件，其特征在于，所述具有振膜的器件为：换能器、谐振器或滤波器。

22.一种电子设备，其特征在于，包括：控制电路，以及权利要求1至21任一所述的具有振膜的器件；

所述控制电路与所述具有振膜的器件中的振膜层连接，所述控制电路用于控制所述振膜层进行电能和机械能的转换。