Анизотропия характеристик распространения поверхностных акустических волн в кристаллах Ca3TaGa3Si2O14

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.