Электрозвуковые поверхностные волны в кристаллах с однородной нестационарностью свойств и равномерным движением границ

• Автор: Марышев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЪЕМНО-ПОВЕРХНОСГНЫЕ ВОЛНЫ НА СМЕЖНЫХ ГРАНИЦАХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ЕЕ Исходные уравнения
1.2. Дисперсионное соотношение для ЭОПВ на границе пьезоэлектрик - полупроводник с током дрейфа
ЕЗ. Спектр электрозвуковой объемно-поверхностной волны на границе пьезоэлектрик - полупроводник
Е4. Дисперсионное соотношение ЭОПВ для структуры пьсзоэлсктрик - жидкость - полупровоник
1.5. Влияние слоя вязкой жидкости на дисперсионные спектры ЭОПВ
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОЗВУКОВЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ НА
ДВИЖУЩИХСЯ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦАХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕ-
СКИХ КРИСТАЛОВ
2.1. Электрозвуковая поверхностная волна на одиночной равномерно движущейся доменной границе сегнетоэлектрнка
2.2. Движущийся полосой домен как волновод граничных электрозвуковых
волн
2.3. Энергетическая оценка эффективности преобразования ГЭВ движением

2.4. Граничные электрозвуковые волны неколлииеарного типа, удерживаемые парой примыкающих полосовых доменов в условиях равномерного перемещения
2.5. Сверхрешетка движущихся 180-градусных ДГ сегнетоэлектрического кристалла (вывод дисперсионного соотношения)
2.6. Дисперсионные спектры мод неколлинеарных электрозвуковых граничных
волн динамической сверхрешетки сегнетоэлектрического кристалла

ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОЗВУКОВЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ НА
ГРАНИЦАХ ДВИЖУЩИХСЯ ПЬЕЗОАКТИВНЫХ СРЕД
3.1. Щелевые электрозвуковые поверхностные волны в структуре пьезоэлектриков класса 6тт(4пш, оот) с зазором при ошосительном продольном перемещении
3.2. Конвективная акустоэлектронная неустойчивость щелевых электрозвуко-
вых волн в структуре с относительным продольным перемещением
3.3. Акустическое туннелирование в щелевой структуре гексагональных пьезокристаллов с относительным продольным перемещением
3.4. Акустическое туннелирование в щелевой структуре пьезоэлектриков класса 6 и 222 с относительным продольным перемещением
3.5. Щелевые поверхностные волны неколлинеарного типа на берегах поперечно движущейся трещины пьезоэлектрического кристалла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Сфера приложении поверхностных акустических волн (ПАВ) простирается от сейсмологии [1,2] и ультразвуковой дефектоскопии [3] до обработки сигнальной информации [4,5] и конструирования резонансных датчиков на ПАВ [6].’ Освоение столь широкого круга практических задач не мыслимо без надлежащего развития теории ПАВ, ведущей начало от Рэлея [7]. Теоретические аспекты физики ПАВ изложены в монографиях [3, 8-11] и многочисленных обзорах (из последних см. [12]).
Современные исследования в области ПАВ во многом предопределились потребностями интенсивно развивающихся технологий сенсорных датчиков, нашедших перспективные применения в химии, биологии, фармацевтике и медицине [13-19]. Соответственно развитие получили вопросы распространения ПАВ в условиях, когда звуко-провод нагружается газообразной или жидкой средой [20-23]. Наряду с этим продолжилась теоретическая поддержка исследований в таких направлениях, как существование поверхностных или граничных мод и специфические проявления анизотропии кристаллической среды [24-26], анализ возбуждения и детектирования ПАВ [27, 28], описание ПАВ за рамками классических моделей упругости [29. 30].
Еще одним направлением исследований в области ПАВ является учет конструктивных и топологических особенностей звукопроводов [31, 32], изменений распространения волн вследствие взаимодействий физических подсистем [33] или воздействий (электрических [34, 35], механических [31, 36] и пр.) на ПАВ-звукопроводы. Эти исследования имеют выраженную прикладную направленность и связаны с попытками разнообразить применения ПАВ, как для обработки сигнальной информации, так и в системах измерительных (сенсорных) устройств.
Диссертационная работа примыкает к указанному направлению, но по предмету исследования отличается тем, что во главу угла в ней постелены еще мало изученные вопросы поведения ПАВ в условиях однородной нестационарности из-за движения границы, движения самой звукопроводящей среды или отдельных ее частиц, образующих самостоятельную подсистему. Примером тому является токовая плазма пьезополупроводника или полупроводника, граничащего с пьезоэлектриком.
В первых работах [37-41] акустоэлектронное взаимодействие в условиях токового дрейфа носителей заряда изучалось для рзллеевских ПАВ. Из-за определяющей роли решеточной подсистемы в их формировании оно мало отличалось от случая объемных акустических волн. Большее разнообразие по особенностям проявления акустоэлек-тропного взаимодействия при дрейфе носителей заряда предоставляют ПАВ Гуляева -Блюштейна [42, 43]. Причина в том, что в формировании электрозвуковых ПАВ наряду

Поля ЭОПВ за пределами слоя жидкости будут по-прежнему описываться выражениями (1.32), (1.33). К ним остается добавить решения уравнений (1.43), (1-44), которые в силу ограниченности величин миф примут вид
и = ехр[г'(Ъг - о>0][£/+ ехРІЯУ) + V- ЄХР(~<7.>’)1 >
(1.46)
Ф = ехр[г(Ах - со/)][Ф+ ехр(ку) + Ф_ ехр(-Лт)].
В выражениях (1.46) обозначено: q = к2 -1

Подстановка выражений (1.32), (1.33) и (1.46) в граничные условия (1.45) приводит к системе девяти однородных алгебраических уравнений относительно амплитуд смещений и потенциалов парциальных волновых компонент, образующих ЭОПВ. Условие ее разрешимости, заключающееся в равенстве нулю детерминанта системы, дает после преобразований дисперсионное уравнение для поперечных волн (включая и ветвь ЭОПВ) в рассматриваемой слоистой структуре
1 - і Щцк)

Ну/* *7 _ Цк2 _к2 + к _Х_ _ (і.47)
С44 "Т + ‘ 1 + —&(к,х)
И* ~к

В уравнении (1.47) функция (к,%), характеризующая спектральный отклик плазменных колебаний полупроводника в условиях дрейфа носителей заряда посредством полей электрических колебаний, проникающих через слой жидкости, имеет вид
1+£К1і(й) у(*) + г
#(*,Х) =
Щкк) + —— О у (к)£ + і
г к к со
В выражениях (1.47), (1.48) применено стандартное обозначение функции гиперболического тангенса.
Необходимо заметить, что дисперсионное соотношение (1.47) вытекает, как частный случай, из результатов работы [123], в которой анализировалось распространение электрозвуковой волны в структуре «иьезослой - вязкая жидкость — полупроводник с