Анизотропия характеристик распространения поверхностных акустических волн в кристаллах Ca3TaGa3Si2O14
ФИО: Борзыкина Д.И.
Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)
Научный руководитель: к.ф.-м.н., доц. Забелин А.Н.
Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий
Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков
Академическая группа: МПП-14-2
Поверхностные акустические волны (ПАВ) получили широкое распространение в целом ряде устройств благодаря значительно меньшей скорости распространения их в твердом теле по сравнению с электромагнитными волнами в диэлектрических структурах. Это обстоятельство позволяет существенно уменьшить размеры устройств и выполнить их в интегральном исполнении.
Выбор пьезоэлектрического материала – это важнейшая процедура в процессе проектирования устройства на ПАВ. В расчет принимаются такие свойства пьезоэлектрических материалов, как наличие направлений чистой моды с приемлемыми для практического использования параметрами; величина коэффициента электромеханической связи, который пропорционален разности скоростей на свободной и металлизированной поверхностях материала; величина скорости распространения ПАВ; температурная стабильность свойств материала; потери в материале на высоких частотах (для устройств СВЧ-диапазона).
Целью настоящей работы является исследование анизотропии характеристик распространения поверхностных акустических волн в перспективном пьезоэлектрическом кристалле Ca3TaGa3Si2O14.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: реализовано в среде Scilab численное решение задачи о распространении ПАВ на свободной границе пьезоэлектрического кристалла, рассчитаны ориентационные зависимости характеристик распространения ПАВ в кристаллах Ca3TaGa3Si2O14, проанализирована анизотропия характеристик распространения ПАВ в кристаллах Ca3TaGa3Si2O14.
В работе была исследована анизотропия характеристик распространения поверхностных акустических волн в кристаллах Ca3TaGa3Si2O14. Были получены ориентационные зависимости фазовых скоростей, КЭМС и углов отклонения потока энергии ПАВ, распространяющихся в X-, Y- и Z-срезах, а также в ряде повернутых Y-срезах кристалла Ca3TaGa3Si2O14.
Результаты расчетов показывают, что исследуемый кристалл имеет меньшее значение КЭМС в сравнении с сильными пьезоэлектриками, и значения КЭМС, сопоставимые или превосходящие аналогичные значения в традиционно используемых срезах кварца. Установлены направления распространения ПАВ в кристалле Ca3TaGa3Si2O14, наиболее интересные с точки зрения применения в устройствах акустоэлектроники.
Срез | Направление распространения | Фазовая скорость, м/с | КЭМС, k^2×10^3 | Угол отклонения потока энергии, градусы |
Z | X1 | 2877 | 0.17 | 0 |
X | 15° | 2787 | 3.3 | 0 |
Y | X1 | 2781 | 3.75 | 0 |
(0°,30°,y) |
|
2826 | 1.66 | 0 |
(0°,60°,y) |
|
2781 | 3.75 | 0 |
(0°,120°,y) |
|
2789 | 1.62 | 0 |