Перестраиваемые СВЧ-резонаторы на объемных акустических волнах в пленке сегнетоэлектрика в условиях наведенного пьезоэффекта

• Автор: Туральчук, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОДИНОЧНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ НА ОБЪЕМНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ И УСТРОЙСТВА НА ИХ ОСНОВЕ
1.1. Резонаторы на объемных акустических волнах в пленке пьезоэлектрика
1.2. Фильтры на объемных акустических волнах
1.3. СВЧ-генераторы, управляемые напряжением
1.4. Электромеханические уравнения для пьезоэлектрической среды
1.5. Описание характеристик ОАР с использованием эквивалентной резонансной электрической схемы
1.6. Электрически управляемые ОАР
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАВЕДЕННОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
2.1. Электромеханические уравнения ОАР на пленке сегнетоэлектрика
2.2. Электромеханические параметры ОАР в условиях наведенного пьезоэффекта
2.3. Оценка коэффициента электрострикции, нелинейной по отношению к механической деформации
2.4. Моделирование характеристик перестраиваемого ОАР с учетом электродов и акустического зеркала
2.5. Характеристики ОАР на пленке ВаодзБгодзТЮз в условиях наведенного пьезоэлектрического эффекта
2.6. Наведенный пьезоэлектрический эффект в пленке ВаТЮз
2.7. Моделирование характеристик перестраиваемого ОАР в широком диапазоне температур
2.8. Влияние дефектности пленки ВБТО на электроакустические характеристики ОАР
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОАР НА ОСНОВЕ ПЛЕНКИ
ВаадзЗгодзТЮз В ПРИСУТСТВИИ НАВЕДЕННОГО ПЬЕЗОЭФФЕКТА
3.1. Диэлектрические характеристики пленок В Б ТО, полученных импульсным лазерным напылением
3.2. Результаты экспериментального исследования ОАР на основе ВаодзБго/ДПОз
3.3. Экспериментальное исследование температурных характеристик ОАР на основе ВаодбБгодзТЮз
3.4. Результаты измерений ОАР на основе ВаТЮз
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОАР НА ПЛЕНКЕ СЕГЕНТОЭЛЕКТРИКА В СОСТАВЕ СВЧ-УСТРОЙСТВ
4.1. Моделирование характеристик перестраиваемого СВЧ-фильтра на ОАР
4.2. СВЧ-генератор, управляемый напряжением, на основе высокодобротного пьезоэлектрического ОАР
4.3. СВЧ-генератор, управляемый напряжением, на основе ВБТО ОАР
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК АВТОРСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СВЧ - сверхвысокие частоты
ОАР - объемный акустический резонатор
BSTO - титанат бария стронция BaxSri_xTiC>3
PZT - титанат цирконата свинца PbZri.xTixO
AIN - нитрид алюминия
ППФ - полосно-пропускающий фильтр
ГУН - генератор, управляемый напряжением
ПАВ - поверхностные акустические волны
МИС - монолитная интегральная схема
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика

Экспериментальные зависимости диэлектрической проницаемости
монокристаллических образца и наногранулированных пленок титаната бария (ВТО) в условиях гидростатического сжатия представлены на рис. 2.2 [73], [76]. Коэффициент квадратичной электрострикции для титаната бария был найден в пределах М = (3-5-8)- 1011 [Н-м2/А2-с2].
Следует отметить, что при комнатной температуре коэффициент нелинейной электрострикции для образцов титаната стронция в параэлектрической фазе имеет отрицательный знак, в то время как для титаната бария, который находится в сегнетоэлектричсской фазе, положительный. Знак коэффициента квадратичной электрострикции определяет направление сдвига резонансных частот ОАР в условиях наведенного пьезоэффекта. Согласно выражениям (2.18) и (2.19) можно рассмотреть относительное изменение частоты резонанса и антирезонаиса для пленки толщиной / = 300 [нм] с параметрами с = 0.25-1012 [Н/м2], О, = 0.066 [м4/А2-с2] от приложенного напряжения для М = 3-1011 [Н-м2/Л2-с2] и, принимающего знак М > 0 и М < 0. Результаты моделирования относительного изменения частоты резонанса и антирезонанса ОАР в условиях наведенного пьезоэффекта представлены на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 - Относительная перестройка частоты резонанса и антирезонанса ОАР для М < 0 и М > 0 при изменении постоянного напряжения.
На приведенных зависимостях наблюдается сдвиг частот резонанса и антирезонанса при приложении постоянного напряжения в область низких частот для М < 0, в то время как для М > 0 частоты резонанса и антирсзонанса в условиях наведенного пьезоэффекта увеличиваются. В общем случае, в соответствии с выражением (2.18) направление и