CN118160324A - 包括微机电单元的扬声器 - Google Patents

Abstract

提供了一种扬声器装置(200)。该扬声器装置(200)包括微机电单元(100)。该微机电单元(100)包括具有平面延伸的隔膜(10)。该隔膜(10)包括半导体结构(20)，该半导体结构(20)包括第一层(22)和第二层(24)，每一层在该平面延伸中延伸。第一层(22)包括Al(1‑x)Ga(x)N，其中，0.2≤x≤0.4，并且第二层(24)包括GaN。隔膜(10)被布置成在横向于平面延伸的延伸中振荡，从而产生声波。校准配重(17)布置在隔膜(10)的表面上。微机电单元(214)还包括支承隔膜(10)的支承结构(30)、布置在隔膜(10)的表面上的电极(50)以及谐振箱。

Description

包括微机电单元的扬声器

技术领域

本公开内容涉及包括微机电单元的扬声器。

背景技术

音频装置例如连接至扬声器或麦克风的放大器与许多物理性质相关联，所述物理性质为例如导通电阻、信噪比SNR、电力/能量消耗。这些物理性质通常包括高保真音频质量与音频装置的物理尺寸之间的折衷。随着目前通过越来越小的无线耳塞式耳机消费声音的快速转变进一步推动了这种折衷，特别是因为无线耳塞式耳机具有用于为多个扬声器、麦克风和相对耗电的无线通信装置供电的内置电池。因此，持续需要减小导通电阻并增大SNR，同时保持音频装置的尺寸最小以及使其功率需求最小化。

发明内容

目的是单独地或以任何组合来缓解、减轻或消除本领域中的上述缺陷以及缺点中的一个或更多个，并且至少部分地解决上述问题。

本发明如所附的一组权利要求所阐述的。

根据第一方面，提供了一种扬声器装置。该扬声器装置包括微机电单元。该微机电单元包括：具有平面延伸的隔膜，该隔膜包括半导体结构，该半导体结构包括第一层和第二层，每一层在该平面延伸中延伸，其中，第一层包括Al(1-x)Ga(x)N，其中，0.2≤x≤0.4，并且第二层包括GaN；支承结构，该支承结构支承隔膜；以及电极，该电极连接至隔膜。优选地，电极布置在隔膜的表面上。隔膜被布置成在横向于平面延伸的延伸中振荡，从而产生声波。校准配重布置在隔膜的表面上。该微机电单元还包括谐振箱。

元素材料在本文中通过其元素符号或缩写来指代。例如，氮化镓通常可以被称为GaN，并且氮化铝镓可以被称为AlGaN。通常，被称为包括特定材料或元素的层或结构可以被理解为至少部分地包括特定材料或元素或者基本上由特定材料或元素组成。半导体结构的层可以被理解为以自下而上的顺序排序。在该背景下，术语“在……上”是指将层或结构布置在其他层或结构上方或之上。术语“竖直”是指层布置在彼此上的方向。竖直方向被认为垂直于或正交于基板的顶表面，其中，顶表面可以被认为是基本上平面的。术语“侧向地”是指垂直于竖直方向的任何方向。

半导体结构是可压电致动的。因此，对半导体结构的机械冲击可以产生电压差，从而产生电流。相反，施加的电压可以导致半导体结构的变形或移动。因此，隔膜可以用于声学，例如能够产生或检测空气中的压力差，即声波。本文中所讨论的声波应按其正常含义来解释，即，为频率在大约5Hz至100000Hz范围内，以及优选地在20Hz至20000Hz范围内的周期性压力差。因此，该隔膜可以用作扬声器/麦克风膜以及螺线管两者。传统上，具有根据楞次定律的工作原理的螺线管是连接至膜以产生/捕获膜的移动从而产生/捕获声波的外部装置。在本文中，这样的螺线管是冗余的，从而形成具有较少部件的集成装置。微机电单元可以减少对电力的需求。其他优点可以包括增大的信噪比SNR和减小的导通电阻。此外，这可以允许相对紧凑的大小。

术语振荡和振动可以贯穿全文互换地使用。

隔膜在平面延伸中可以是圆形的，其中，隔膜的直径在1微米μm与800微米μm之间。

隔膜的半导体结构可以是包括GaN层和Al(1-x)Ga(x)N层的超晶格，其中，0.2≤x≤0.4。超晶格可以包括多个异质结构层，其中，每个异质结构层包括一个GaN层和一个Al(1-x)Ga(x)N层。超晶格可以提供p型二维空穴气体2DHG，从而提供用于沿着两个层之间的界面传导的通道。超晶格有助于产生增加的压电效应，从而提高根据本发明的扬声器装置的信噪比。除了使用稀土金属诸如掺钪的AlN(即ScAlN)中的钪或铅基材料例如锆钛酸铅PZT之外，通过超晶格具有相对显著的压电性质的膜可以促进压电膜的制造。用于MEMS的标准压电薄膜通常是多晶的。本文中所考虑的超晶格优选地是晶体的；因此压电效应不会因来自多晶晶粒的可能缺陷而劣化。因此，半导体结构提供了用于例如检测膜的较小变形的更灵敏的膜。

超晶格的周期性可以在2nm与6nm之间。

隔膜的厚度可以在0.1微米与5微米之间。

微机电单元还可以包括具有多个通孔的背板。通孔的密度可以是每微米0.1至0.6个孔。背板通过周向壁相对于隔膜升高。因此，在隔膜与背板之间存在空腔。空腔可以用作压力室或谐振箱。通孔可以是定向成垂直于隔膜的平面延伸的贯通开口。多个通孔可以有助于隔膜的声学性质。此外，空腔可以有助于放大源自隔膜的移动的压力差。背板可以通过溅射例如磁控溅射由氮化铝制成。这可以在微机电单元的制造期间在AlGaN隔膜的顶部上提供具有低残余应力的背板。替选地，背板可以由氮化硅制成。

电极可以是环形的并且布置在隔膜的边缘处。这有助于产生由隔膜的变形引起的电压。相反地，特定电压可以引起隔膜的相对大的变形。因此，这种布置提供了更灵敏的隔膜。

支承结构可以包括形成晶体管的半导体层结构。层结构可以被理解为在竖直方向上将一层布置在另一层上方以及上方的层与下方的相邻层共享物理界面。这样的物理界面可以被配置成提供导电接触，即允许电子和/或空穴跨物理界面传输。导电接触可以指例如欧姆接触、肖特基接触或者跨pn结或隧道结的接触。晶体管可以是高电子迁移率晶体管HEMT。与常规的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET相比，HEMT能够实现更高的切换频率和改进的高功率特性。

支承结构的半导体层结构可以包括硅基底层。硅基底层允许在其上沉积/生长较厚的GaN以提高晶体质量，而没有晶体GaN/AlGaN层结构的形成所涉及的制造复杂性。其他材料也是可能的，例如碳化硅SiC。然而，纯硅是优选的，因为其成本相对较低。

支承结构的半导体层结构可以包括GaN层和Al(1-x)Ga(x)N层，其中，0.2≤x≤0.4。

支承结构的半导体层结构可以包括AlN层。这样的AlN层可以布置在硅基底层上方以及任何GaN层和/或Al(1-x)Ga(x)N层下方。由于诸如晶格常数和热膨胀系数的因素对于硅和氮化物材料是不同的，因此仅仅在硅层上形成氮化物层最常会由于例如不匹配的材料性质而导致所形成的氮化物层的裂纹、缺陷和总体较差的晶体质量。因此，AlN层有助于硅基底层与任何GaN层和Al(1-x)Ga(x)N层之间更平滑的材料过渡，从而通过支承结构提供足够的电子或空穴迁移率。

微机电单元还可以包括布置在隔膜的表面上的校准配重。校准配重可以是环形的，尤其是在隔膜是环形的情况下。校准配重可以由金属优选地AlCu制造。校准配重被布置成调整隔膜的质量，以调谐隔膜的声学性质。

根据第二方面，提供了一种扬声器装置。该扬声器装置包括：根据如上所述的第一方面的微机电单元；以及被配置成致动该微机电单元的隔膜的电路系统。

与微机电单元相关的上述特征在适用时也适用于该第二方面。为了避免不适当的重复，因此参考以上内容。该电路系统可以包括在D类放大器中。

该电路系统可以包括：驱动器；比较器；以及连接至驱动器的第一GaN高电子迁移率晶体管HEMT和第二GaN高电子迁移率晶体管HEMT，其中，第一HEMT和第二HEMT电连接至比较器。

比较器可以通过将音频输入信号与高频三角波进行比较以数字化音频输入信号而用作普通比较器，例如运算放大器。比较的结果是来自模拟音频输入信号的数字复制信号，其中，数字信号的低频分量表示音频输入信号，而高频信号通常被忽略。比较器的输出通过中间连接的驱动器驱动HEMT，这是对于例如D类放大器的正常情况。如上所述，与常规的MOSFET相比，GaN HEMT晶体管可以提供更高的切换频率和改进的高功率特性。此外，可以减少电力需求。

根据第三方面，提供了一种麦克风装置，该麦克风装置包括根据第一方面的微机电单元和被配置成检测微机电单元的隔膜的移动的电路系统。

麦克风装置可以是“反向扬声器装置”。然而，包括在麦克风装置中的电路系统可以是A类型的，因为功率效率在麦克风中通常可能几乎不受关注。

本发明的适用性的进一步范围将从下文中给出的详细描述中变得明显。然而，应当理解的是，尽管指示本发明的优选实施方式，但是详细描述和具体示例仅通过说明的方式给出，因为根据该详细描述，在本发明的范围内的各种改变和修改对本领域技术人员都将变得明显。

因此，应当理解的是，本发明不限于所描述的装置的特定部件部分或所描述的方法的动作，因为这样的装置和方法可以改变。还应理解的是，本文中使用的术语仅是出于描述特定实施方式的目的，并非旨在进行限制。应当注意，如说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则冠词“一(a)”、“一种(an)”、“该(the)”和“所述(said)”旨在意指存在元素中的一个或更多个元素。因此，例如，对“单元”或“该单元”的引用可以包括若干个装置等。此外，词语“包括”、“包含”、“含有”和类似的词语不排除另外的元素或步骤。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的以上和其他方面。附图不应被视为是限制性的；相反，所述附图用于解释和理解。贯穿全文，相似的附图标记指代相似的元件。

图1示意性地示出了微机电单元的截面轮廓。

图2A至图2B示意性地示出了通过偏置电压暴露的微机电单元的截面轮廓。

图3示意性地示出了隔膜的俯视图。

图4示意性地示出了隔膜的替选几何形状。

图5高度示意性地示出了扬声器装置。

图6高度示意性地示出了麦克风装置。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了彻底性和完整性，并将本发明的范围充分传达给技术人员。

结合图1，示意性地示出了微机电单元100的截面轮廓。微机电单元100包括隔膜10。隔膜10具有平面延伸。平面延伸可以是其上附接有微机电单元100的基板110的平面中的延伸。因此，平面延伸和基板100的平面可以基本上平行。隔膜100包括半导体结构。半导体结构包括第一层22和第二层24。应注意，图1以非限制性的方式示出了多个第一层和第二层。第一层22和第二层24中的每一层在平面延伸中延伸。第一层22包括铝镓氮化物Al(1-x)Ga(x)N，其中，0.2≤x≤0.4。x的值设置了Al(1-x)Ga(x)N的带隙。带隙的范围从3.4eV(x＝1)到6.2eV(x＝0)。第二层包括氮化镓GaN。GaN的带隙因此为3.4eV。微机电单元100还包括支承结构30。支承结构30支承隔膜10。优选地，支承结构30在平面延伸中截取的平均截面面积小于隔膜10的面积。支承结构30可以将隔膜10从基板110的平面提升。因此，隔膜10的底表面12和基板110的平面的顶表面112可以被分隔开隔膜-基板距离D1，隔膜-基板距离D1是隔膜10与基板110之间的最近距离。空腔40由此可以存在于隔膜10的下方。因此，可以允许隔膜10在横向于平面延伸的延伸中即在竖直方向上振荡。术语“振荡”和例如术语“振动”可以贯穿全文互换地使用。还可以允许隔膜10在竖直方向上膨胀/收缩。隔膜10可以被p掺杂以在Al(1-x)Ga(x)N与GaN之间的界面23中形成二维空穴气体。这是因为Al(1-x)Ga(x)N与GaN之间的晶格常数略有不同，从而形成垂直于界面23的势阱，该势阱非常小，以至于可能只存在少量的束缚电子态，从而防止电子或空穴垂直于界面23移动。然而，如果在界面23上施加足够的偏置电压，则电子或空穴仍然可以在竖直方向上(例如，跨异质结构的超晶格)移动。

微机电单元100还包括连接至隔膜的电极50。优选地，电极50被布置在隔膜10的表面14上。电极50可以直接附接在隔膜10的顶表面50上。电极50可以由任何适当的导电材料制造。例如，导电材料可以是Ti、Al、Cu、Ni和/或Au。优选地，导电材料是化合物或合金，诸如例如铝铜AlCu。

隔膜10的半导体结构20具有压电性质。因此，隔膜的半导体结构的机械变形使得对半导体结构进行电极化。半导体结构上的不同位置之间的非零电压因此可以由机械变形80、82引起。这在图2A和图2B中示意性地示出。非零电压可以进一步引起电流。这是压电材料的正常情况，相反的情况也是可能的。也就是说，施加在不同位置之间的偏置电压可以产生隔膜的半导体结构20的机械变形。在目前的情况下，这种效果可以通过对电极50进行充电来实现。充电可以产生隔膜10的变形80、82，使得隔膜10在竖直方向上即在基本上垂直于隔膜10的平面延伸的方向上收缩80或膨胀82。例如，施加在电极50上的正偏置电压可以产生隔膜的收缩80，而施加在电极50上的负偏置电压可以产生隔膜10的膨胀82。

隔膜10在平面延伸中可以是圆形的。这在图3中示出。由此，当从垂直于隔膜10的表面的方向看时，隔膜的几何形状可以是基本上圆形对称的。支承结构30因此可以具有类似的圆形几何形状，以用于在隔膜10的外边缘16附近支承隔膜10。因此，支承结构30可以是基本上圆柱形的，支承结构30具有垂直于隔膜的平面(和基板的平面)的轴向延伸。支承结构的柱形壁的厚度可以显著小于隔膜10的直径。隔膜10的直径可以在1μm与50μm之间。

在隔膜10具有圆形几何形状的情况下，电极50可以是环形的并且布置在隔膜的边缘处。电极50可以简单地连接。因此，可以不存在沿着环形电极50的方位角方向的任何破裂或绝缘部分。

隔膜10的半导体结构20可以是包括GaN和Al(1-x)Ga(x)N的超晶格20，其中，0.2≤x≤0.4。这在图1中示意性地示出。超晶格20可以包括多个异质结构层22、24，其中，每个异质结构层包括一个GaN层22和一个Al(1-x)Ga(x)N层24。因此，每个第二层2i可以是GaN层22，并且在相应的GaN层对之间的每个层2(i+1)可以是Al(1-x)Ga(x)N层24。然而，层数不需要是偶数。如果层数是奇数，则底层和顶层可以具有相似的化学组成；GaN或Al(1-x)Ga(x)N。超晶格20的周期性可以在2纳米nm与6纳米nm之间。超晶格20可以提供多个平面，其中，在各个平面中存在p型二维空穴气体2DHG。2DHG由此提供用于沿着两个相邻层22、24之间的界面23传导的通道。然而，如上所述，只要在层之间施加足够的偏置电压，电子或空穴就可以在层之间移动。超晶格20可能能够产生增加的压电效应。

如图4中例示的，在与半导体结构20的中心线重合，即平行于支承结构30的轴向延伸的平面上截取的超晶格20的截面轮廓不必是矩形的。因此，超晶格20的顶层18可以具有比超晶格的底层19小的面积。通过示例的方式，超晶格20可以径向倒角成使得隔膜10的圆周边缘部分的厚度小于隔膜的中心部分的厚度。优选地，隔膜10倒角成使得隔膜10的底表面和顶表面在圆周边缘附近基本上平行。在该顶表面上可以附接电极50。同样地，隔膜的中心部分的顶表面和底表面可以基本上平行。中心部分可以与隔膜10的相对较大的面积相关联，使得例如构成隔膜10的整个顶表面14的面积的一半或更多。

超晶格20的厚度可以在0.1μm与5μm之间。因此，超晶格20可以包括数百个甚至数千个AlGaN/GaN异质结构层22、24。如上所述，厚度可以在例如隔膜10的边缘部分11与中心部分13之间变化。优选地，中心部分13的厚度大于边缘部分11的厚度。此外，厚度可以是径向相关的。

微机电单元还可以包括背板60。背板可以包括多个通孔15。背板通过周向壁62相对于隔膜升高。周向壁62直接地或间接地、优选地直接地附接至隔膜10。优选地，周向壁62附接至隔膜10的圆周。替选地，周向壁62可以附接至支承结构30。因此，在隔膜10与背板60之间存在空腔70。空腔可以被视为压力室或谐振箱。通孔15可以是定向成垂直于背板10的平面延伸的贯通开口。多个通孔15可以随机地分布在背板10中。替选地，多个通孔15可以有序地分布成使得当从垂直于背板60的顶表面或底表面的方向观察背板60时，通孔15本身形成晶格。

现在返回至微机电单元100的支承结构30。支承结构30可以包括形成晶体管的半导体层结构。如上所述，层结构可以被理解为在竖直方向上将一层布置在另一层上方，以及上方的层与下方的相邻层共享物理界面。这样的物理界面可以被配置成提供导电接触，即允许电子和/或空穴跨物理界面传输。导电接触可以指例如欧姆接触、肖特基接触或者跨pn结或隧道结的接触。晶体管可以是高电子迁移率晶体管HEMT，其可以允许相对高的切换频率和期望的高功率特性。这是因为如上所述传导电子/空穴沿着两个层之间的界面在二维(2DEG/2DHG)中传播，从而促进了高电子/空穴迁移率和/或2DEG或2DHG的其他典型性质。应注意，层结构中的层之间的电子或空穴迁移率通常小于层的平面中的电子或空穴迁移率。

支承结构30的半导体层结构可以包括硅基底层32。硅基底层32可以直接附接在基板110上。替选地，硅基底层32可以形成基板110的一部分，因为硅基底层32是相对大的硅晶片，AlN可以在该硅晶片上生长(下面进一步讨论)。基板32、110由此可以包括硅体材料32、110。硅基底层32的顶表面33可以是基本上平面的。硅基底层的竖直厚度可以在100μm至1000μm范围内，并且更优选地在275μm至525μm范围内。如果没有另外明确说明，则厚度此后将指竖直厚度。硅基底层的顶表面33可以具有米勒指数(111)。硅基底层32可以具有金刚石立方晶体结构。

支承结构的半导体层结构可以包括氮化铝AlN层34。AlN层34可以优选地具有100nm至500nm范围内的厚度，并且更优选地具有200nm至300nm范围内的厚度。AlN层可以包括竖直纳米线结构35。这些纳米线35可以优选地具有50nm至500nm范围内的竖直长度，并且更优选地具有150nm至250nm范围内的竖直长度。竖直纳米线结构35可以优选地具有大致圆形或六边形的横向截面轮廓。这样的纳米线的直径可以在5nm至50nm的范围内，并且更优选地在10nm至30nm的范围内。纳米线35可以以在竖直方向上看到的重复阵列图案布置，其中每个纳米线35具有四个等距的最接近的其他纳米线。替选地，重复阵列图案可以具有正方形图案。相邻纳米线35之间的距离可以优选地在10nm至500nm的范围内，并且更优选地在50nm至200nm的范围内。

支承结构30的半导体层结构还可以包括GaN层36和Al(1-x)Ga(x)N层(未示出)，其中，0.2≤x≤0.4。Al(1-x)Ga(x)N层可以位于GaN层36与隔膜10之间。直接布置在前述AlN层34上方的层可以是GaN层36。GaN层36可以优选地具有在100nm至500nm范围内的厚度，并且更优选地具有在200nm至300nm范围内的厚度。GaN层36可以被认为侧向地包封、封装或包围竖直纳米线结构35，即填充在竖直纳米线结构之间的空间中。GaN层36还可以被认为竖直地包封或封装竖直纳米线结构，即在竖直纳米线结构的顶部部分上方竖直地延伸并覆盖所述竖直纳米线结构的顶部部分。

GaN层36可以直接附接至隔膜10。

微机电单元100还可以包括布置在隔膜10的表面上的校准配重17。校准配重17可以直接位于隔膜的顶表面上。在隔膜是圆形的情况下，如以上例示的，校准配重17可以是环形的。该特定示例形状在图3中示出。校准配重17可以位于隔膜的中心。因此，隔膜10的中心和环形校准配重17的中心可以基本上重合。校准配重17可以由诸如例如AlCu的金属化合物或合金制造。然而，其他材料也可以适用。

结合图5，示意性地示出了扬声器装置200。扬声器装置200包括微机电单元。微机电单元100如上所述。扬声器装置200还包括电路系统210，电路系统210被配置成致动微机电单元100的隔膜10。电路系统210可以形成D类音频放大器的部分。因此，电路系统210可以使用三角波或方波振荡器来利用脉宽调制PWM。传统的D类放大器包括外部低通滤波器和两个输出MOSFET以恢复放大的音频信号。然而，在本文中，D类放大器可以是无滤波器放大器。此外，第一GaN高电子迁移率晶体管HEMT和第二GaN高电子迁移率晶体管HEMT可以取代传统的MOSFET。HEMT可以通过将输出节点交替地连接至电源电压Vdd和接地来作为电流导引开关操作。因此，所得到的输出是高频方波。输出方波可以由输入音频信号进行脉宽调制。这可以通过将输入音频信号与内部生成的三角波或锯齿波振荡器进行比较来实现。这可以被称为自然采样，其中三角波振荡器可以充当采样时钟。所得到的方波的占空比与输入信号的电平成比例。GaN HEMT可以被布置用于可变的这种占空比。微机电单元100的隔膜10可以用作扬声器装置200的声波的源。因此，隔膜10的声学性质取决于其半导体结构，例如隔膜10的半导体结构中的层数、可能的通孔15、平面延伸中的几何形状等。本文中要配置的声学性质可以如传统的那样包括相对强度、振动频率等。D类放大器可以是全桥D类放大器。电路系统210可以包括比较器212。比较器212可以通过将音频输入信号与高频三角波进行比较以数字化音频输入信号而用作普通比较器，例如运算放大器。比较的结果是来自模拟音频输入信号的数字复制信号，其中，数字信号的低频分量表示音频输入信号，而高频信号通常被忽略。第一HEMT和第二HEMT可以电连接至比较器。比较器的输出通过中间连接的驱动器驱动HEMT，这是对于例如D类放大器的正常情况。隔膜10可以与扬声器装置200相连接，该扬声器装置200是8欧姆扬声器。电路系统210可以包括现场可编程门阵列FPGA，以处理装置的数字部分。输入音频可以是具有kHz采样率的24比特脉冲编码调制PCM信号，以被编码成脉冲流。

GaN HEMT装置的驱动需要注意GaN HEMT装置栅极接触部与驱动器之间的距离。GaN HEMT装置可以邻接驱动器以在若干GaN HENT装置之间提供短且相等的距离，以便以交替的方式将GaN HEMT装置切换为导通和截止，以用于在高切换频率下操作的半桥或全桥。

结合图6，示意性地示出了麦克风装置300。麦克风装置300包括微机电单元100。微机电单元100如上所述。微机电单元100包括电路系统310。电路系统310被配置成检测微机电单元100的隔膜10的移动。因此，隔膜10的机械移动引起电压差，鉴于以上结合扬声器装置描述的特征，该电压差可以“向后”转换成电信号。

因此，概括地说，如以上所讨论的，已经描述了微机电单元100。微机电单元100可以例如用于扬声器或麦克风中。微机电单元100的隔膜10的压电性质可以使线圈/螺线管成为冗余，因为施加的偏置电压可以通过隔膜本身转换成机械移动/变形60、62，反之亦然。

本领域技术人员应当意识到，本发明绝不限于上述优选实施方式。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

例如，容易理解的是，微机电单元可以用于许多不同的装置，例如压力传感器、流量传感器和用于生物标志物的基于悬臂的传感器。

根据对附图、本公开内容和所附权利要求的研究，技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实施对所公开的实施方式的变型。

Claims (14)

1.一种扬声器装置(200)，包括：

微机电单元(100)，所述微机电单元(100)包括：

具有平面延伸的隔膜(10)，所述隔膜(10)包括半导体结构(20)，所述半导体结构(20)包括第一层(24)和第二层(24)，每一层在所述平面延伸中延伸，其中，所述第一层(22)包括Al(1-x)Ga(x)N，其中，0.2≤x≤0.4，并且所述第二层(24)包括GaN，其中，所述隔膜(10)被布置成在横向于所述平面延伸的延伸中振荡，从而产生声波，并且其中，校准配重(17)布置在所述隔膜(10)的表面上，

支承结构(30)，所述支承结构支承所述隔膜(10)，以及

电极(50)，所述电极(50)连接至所述隔膜；以及

谐振箱。

2.根据权利要求1所述的扬声器装置(200)，其中，所述隔膜(10)在所述平面延伸中是圆形的，其中，所述隔膜(10)的直径在1微米与50微米之间。

3.根据权利要求1或2所述的扬声器装置(200)，其中，所述隔膜(10)的所述半导体结构(20)是包括GaN层(22)和Al(1-x)Ga(x)N层(24)的超晶格(20)，其中，0.2≤x≤0.4。

4.根据权利要求3所述的扬声器装置(200)，其中，所述超晶格(20)的周期性在2nm与6nm之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的扬声器装置(200)，其中，所述隔膜(10)的厚度在0.1μm与5μm之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的扬声器装置(200)，其中，所述谐振室包括具有多个通孔(15)的背板。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的扬声器装置(200)，其中，所述电极(50)是环形的，并且布置在所述隔膜(10)的边缘处。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的扬声器装置(200)，其中，所述支承结构(30)包括形成晶体管的半导体层结构。

9.根据权利要求8所述的扬声器装置(200)，其中，所述支承结构(30)的所述半导体层结构包括硅基底层(30，110)。

10.根据权利要求8或9所述的扬声器装置(200)，其中，所述支承结构(30)的所述半导体层结构包括GaN层(36)和Al(1-x)Ga(x)N层，其中，0.2≤x≤0.4。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的扬声器装置(200)，其中，所述支承结构(30)的所述半导体层结构包括AlN层(34)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的扬声器装置(200)，还包括布置在所述隔膜(10)的表面上的校准配重(17)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的扬声器装置(200)，还包括：

电路系统(210)，所述电路系统(210)被配置成致动所述微机电单元(100)的所述隔膜(10)。

14.根据权利要求13所述的扬声器装置(200)，其中，所述电路系统(210)包括:

驱动器；

比较器(212)；以及

第一GaN高电子迁移率晶体管HEMT(214)和第二GaN高电子迁移率晶体管HEMT(216)，所述第一GaN高电子迁移率晶体管HEMT(214)和所述第二GaN高电子迁移率晶体管HEMT(216)邻接所述驱动器；

其中，所述第一HEMT(214)和所述第二HEMT(216)电连接至所述比较器(212)。