Fully Integrated Pitch-Matched AlScN PMUT-on-CMOS Array for High- Resolution Ultrasound Images
Ledesma, Eyglis (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Uranga del Monte, Aránzazu (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Torres, Francesc 1948-
(Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Barniol i Beumala, Núria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Data: |
2024 |
Resum: |
This article presents a fully integrated pitch-matched piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs)-on-CMOS array with high potential in catheter-based ultrasound imaging systems and capabilities to obtain resolutions under 100 μ m. The system-on-chip (SoC) consists of 7 × 7 AlScN PMUTs connected in a 1-D configuration where the six external rows are used to generate the acoustic pressure through three high-voltage (HV)-pulser CMOS circuits, and the central row is used to sense the incoming ultrasound wave which will be amplified by a low-noise amplifier (LNA) CMOS amplifier. The experimental verification in a liquid environment gave, as a first result, a peak frequency of 7. 7 MHz with a normalized pressure (ST) of 1. 98 k Pa_ pp ∗mm∗V-1 and receiving sensitivity (SR) of 3. 3 V/MPa, respectively, competitive sensitivities in comparison to the state-of-the-art. In the second part, ultrasonic imaging for different wires with a minimum diameter of 25 μ m was demonstrated as expected from numerical simulations. The system's performance for ultrasound images was evaluated considering the product of the area and the resolution at 1 mm, giving competitive values compared with other reported ultrasound systems for catheter-based medical ultrasound imaging and the only one providing monolithic integration with the CMOS front-end circuitry. |
Ajuts: |
Agencia Estatal de Investigación PID2019-108270RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2022-136624OB-I00
|
Nota: |
Altres ajuts: acords transformatius de la UAB |
Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original. |
Llengua: |
Anglès |
Document: |
Article ; recerca ; Versió publicada |
Matèria: |
AlScN piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (PMUT) ;
Catheter-based ultrasound systems ;
High resolution ;
PMUTs ;
PMUT-on-CMOS ;
Ultrasound images |
Publicat a: |
IEEE sensors journal, Vol. 24, Issue 10 (May 2024) , p. 15954-15966, ISSN 1558-1748 |
DOI: 10.1109/JSEN.2024.3385911
El registre apareix a les col·leccions:
Articles >
Articles de recercaArticles >
Articles publicats
Registre creat el 2024-06-11, darrera modificació el 2024-07-06