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浮栅式超声换能器二维面阵的理论与关键技术研究

批准号61674162 学科分类微纳机电器件与系统模型及设计 ( F040701 )
项目负责人于峰崎 负责人职称研究员 依托单位中国科学院深圳先进技术研究院
资助金额62.00
万元
项目类别面上项目 研究期限2017 年 01 月 01 日 至
2020 年 12 月 31 日
中文主题词浮栅式;电容式微加工超声换能器;实时三维成像;介质电荷效应;单一芯片
英文主题词floating gate;CMUT;real time 3D video imaging;charge capture effect;single chip

摘要

中文摘要 超声探头直接影响医学超声影像的质量和检查速度,一直是核心技术。占市场主导地位的压电式超声成像,在实时呈现动态影像方面遇到了瓶颈,电容式微加工超声换能器(CMUT)能够解决这一难题。虽然世界上已有1-2家实验室研究出CMUT实时三维成像探头原型,但是尚有很多理论和技术问题有待解决。高频应用中,CMUT电容非常小,然而寄生电容很大,形成物理上的瓶颈。我们在理论和结构上另辟蹊径,率先提出浮栅式超声收发器件结构,既解决寄生电容问题,又同时解决工艺集成互连的关键科学技术难题。另外CMUT中存在介质电荷效应,即较强的电场诱发电荷被绝缘层俘获,导致工作点漂移。我们在理论上通过建模分析,提出了电荷精确反馈控制理论和方法。浮栅式超声收发器件结构的可行性已经在我们的实验室里得到了实验验证,通过深入研究,我们将形成一套新的浮栅式CMUT理论和技术,为实现真正三维实时成像奠定科学理论基础和提供关键技术支撑。
英文摘要 Current PZT transducer dominant world market. However it meets with the low resolution and difficulty in forming array for real-time ultrasonic video image applications. Capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) can solve the problem. There are one or two labs in the world which have developed the CMUT transducer prototype. However there are still a lot of theory and technology remain unsolved..To solve the problem in CMUT parasitic capacitance, we propose a novel floating gate CMUT structure and theoretical model. It can solve the parasitic problem. Meanwhile, it can also resolve the low SNR, low acoustic pressure, and connectivity problems. On the other hand, CMUT has dielectric charge capture effect. We theoretically propose a technique to precisely control the charge over feedback mechanism. .The proposed CMUT structure has been initially proved in our lab. The project mainly study on theory and modeling of floating gate CMUT transducer, the design methodology, the precise controlling, and the integration of CMUT array and circuit. Finally the results will be verified in our CMUT array chip. They will provide theoretical foundation and technology support for CMUT real time 3-D video imaging.
结题摘要

成果

序号 标题 类型 作者

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