超声波以其成本低、安全性高的特点,广泛应用在医学成像、细胞激励及微粒操控等诸多领域。随着医疗技术的不断发展以及医疗需求的不断升级,人们对于超声诊断仪器的性能要求不断提升,超声换能器作为超声诊断设备的核心器件,受到了广泛的关注,如何制备高电压灵敏度、高频带带宽的超声换能器一直是研究热点。本文针对超声换能器的性能提升,对超声换能器的声阻抗匹配层进行了深入的研究与设计。本文首先通过波动方程详细的分析了超声波的传播规律,列举了相关参数如特征声阻抗、反射系数及衰减。同时对超声换能器从材料和结构两方面进行了介绍,材料方面包括:压电效应、弹性系数、介电常数及压电常数,对材料的性能表征有一定的了解;结构方面包含:超声换能器的元器件结构、超声换能器等效电路模型、超声换能器的设计指标及表征手段。上述介绍为设计高灵敏度、高性能的超声换能器打下了理论基础。本设计基于传输线理论及Mason模型,设计并制备了一种可以应用于超高频超声换能器的声阻抗匹配层。该设计应用在超声换能器后,超声换能器的电压幅值有了三倍的提升,频带带宽由36.9%提升至86.6%,超声换能器的成像分辨力有显著提升。本设计的创新点如下:1.现有理论多为单结构的类比解释,对于超声换能器的整体性能没有定量的分析,假设条件对于超声换能器材料的选取也有所限制。论文主要工作将匹配层结构进行二端口等效,进行整体的性能分析。2.论文工作中采用了物理溅射与化学淀积的工艺,相对于传统的机械研磨,工艺精确度也有所提升。