Поверхностные акустические волны в поликристаллических сегнетоэлектриках

• Автор: Рыбянец, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 167 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. УПРУГИЕ ВОЛНЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1.1. Упругие волны в пьезоэлектрических кристаллах
1.1.1. Уравнения распространения. Тензор Кристоффеля
1.1.2. Упругие волны в неограниченном пьезоэлектрическом кристалле
1.1.3. Распространение волн вдоль направлений связанных с элементами 15 симметрии.
1.2. Поверхностные акустические волны
1.2.1. Изотропные подложки
1.2.2. Анизотропная среда
1.2.3. Поверхностные акустические волны в пьезоэлектриках
1.2.4. Учет симметрии
1.2.5. Волна Гуляева-Блюстейна
1.3. Псевдоповерхностные волны
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методы изготовления и исследования экспериментальных образцов
2.1.1. Изготовление элементов для измерения электрофизических пара- 39 метров пьезокерамики.
2.1.2. Изготовление пьезокерамических подложек для измерения пара- 40 метров рапространения ПАВ в пьезокерамике.
2.1.3. Исследование микроструктуры и качества обработки поверхности 42 подложек.
2.2. Методы определения электрофизических параметров СПК
2.3. Методы измерения скорости распространения и коэффициента затуха- 51 ния ультразвуковых колебаний
2.3.1. Измерение скорости распространения ультразвуковых колебаний
2.3.2. Измерение коэффициента затухания ультразвуковых колебаний
2.4. Параметры характеризующие распространение ПАВ и методы их из- 54 мерения.
2.4.1. Параметры характеризующие распространение ПАВ
2.4.2. Измерение скорости, потерь при распространении, коэффициента 59 электромеханической связи и температурного коэффициента времени задержки.
2.4.3. Методы измерения параметров ПАВ под действием электрического
ПОЛЯ.
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЕ РАСЧЕТЫ ПАРАМЕТРОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАВ В ПЬЕЗОКЕРАМИКЕ. ПСЕВДОПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОЛНЫ.
3.1. Постановка задачи
3.2. Состав, структура и параметры исследованных СПК.
3.3. Результаты численных расчетов и измерения параметров ПАВ в СПК системы ЦТС. Псевдоповерхностные волны.
3.3.1. Семейство плоскостей (0,0,90).
3.3.2. Семейство плоскостей (0,0,0).
3.3.3. Плоскость симметрии (90,90,40.
3.4. Заключительные замечания
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ НА ПАРАМЕТРЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАВ В СЕГНЕТОПЬЕЗОКЕРАМИКЕ.
4.1. Система ЦТС.
4.1.1. Концентрационные зависимости параметров ПАВ в окрестности МФП.
4.1.2. Параметры распространения ПАВ в СПК системы ЦТС.
4.1.3. Влияние условий поляризации СПК на электрофизические свойства и температурные характеристики ПАВ.
4.2. Составы на основе титаната свинца.
4.2.1. Электрофизические свойства СПК на основе титаната свинца, модифицированных редкоземельными элементами.
4.2.2. Параметры распространения ПАВ в СПК на основе титаната свинца.
4.3. Составы на основе ниобата натрия лития
4.3.1. Электрофизические свойства СПК на основе ниобатов щелочных металлов
4.3.2. Параметры распространения ПАВ
4.4. Составы на основе ниобата свинца-калия, титаната натрия-висмута и ЦТСЛ.
4.4.1. СПК со структурой типа ТКВБ
4.4.2. СПК на основе титаната висмута
4.4.3. СПК ЦТСЛ (Х/65/35)
4.5. Заключительные замечания
ГЛАВА 5. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ РАС-

ПРОСТРАНЕНИЯ ПАВ В ПЬЕЗОКЕРАМИКЕ.
5.1. Система ЦТС. Изоструктурный фазовый переход
5.2. СПК на основе титаната свинца
5.3. СПК со структурой ТКВБ и ВСПС
5.4. СПК на основе ниобата натрия-лития
5.5. СПК ЦТСЛ (Х/65/35)
5.6. Термостабилизация и управление параметрами устройств на ПАВ с 126 помощью позисторных элементов
5.7. Заключительные замечания 130 ГЛАВА 6. МЕХАНИЗМЫ ПОТЕРЬ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ПАВ В 131 ПЬЕЗОКЕРАМИКЕ.
6.1. Частотные зависимости потерь при распространении ПАВ и математи- 133 ческая обработка результатов.
6.1.1. СПК на основе ниобата натрия-лития
6.1.2. СПК на основе ЦТС
6.1.3. СПК на основе титаната свинца и ниобата свинца-калия
6.2. Физические механизмы потерь при распространении ПАВ 136 ГЛАВА 7. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА РАСПРОСТРА- 138 НЕНИЕ ПАВ В ПЬЕЗОКЕРАМИКЕ.
7.1. Сегнетомягкие пьезокерамики
7.2. Сегнетожесткие пьезокерамики
7.3. Заключительные замечания
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Из графика видно, что прежде всего имеется чисто сдвиговая объемная волна Т| со смещениями, параллельными оси лг3, которую будем обозначать БУ (вертикально поляризованная). Фазовая скорость этой волны не зависит от направления распространения. Скорость второй сдвиговой объемной волны Т2 со смешениями в плоскости х,х, (горизонтально поляризованная -БН), напротив, существенно зависит от направления распространения. В точках в = 0 и в = 45° (отмечены крестиками на рисунке) волна Т2 строго удовлетворяет условиию отсутствия напряжений на плоскости х,х2 кристалла.
Одна из этих точек в = 45° является точкой “рождения” двух поверхностных волн.
Первая поверхностная волна (сплошная линия на рис. 1.3), являясь при в = 45° чисто сдвиговой объемной волной со смещениями, параллельными свободной поверхности (БН), при#->0 плавно переходите обобщенную поверхностную волну (112) со смещениями по осям х, их3. В промежуточной области углов у волны имеются все три компоненты смещения (волна 113).
Вторая поверхностная волна (штриховая линия на рис. 1.3) при в = 45° является обобщенной поверхностной волной (112) со смещениями вдоль направления распространения и перпендикулярно границе. Фазовая скорость волны равна 2345 м/с, а мнимая часть волнового вектора точно равна нулю. Три существенных корня уравнения шестой степени равны /3(1) = 0,674-/-0,376 ,12) = -0,674 - г 0,376 и /3(3) = -0,583, а относительные величины соответствующих коэффициентов С равны 1/л/2 , 1/л/2 и 0. Поэтому
член, соответствующий действительному корню, не входит в решение, а два оставшихся члена описывают обобщенную поверхностную волну.
При отступлении от этого направления (в < 45°) данная волна превращается в псевдоповерхностную, излучающую энергию в глубь кристалла, поскольку её фазовая скорость при этом превосходит фазовую скорость объемной ЭН волны Т2 . При в = 45° волна не является псевдоповерхностной и излучения нет из-за того, что смещения в ней и в волне Т2 строго ортогональны. При увеличении отклонения Ав от диагонального направления излучение возрастает. В волне имеются все три компоненты смещения, причем по