Исследование свойств поверхностных акустических волн в монокристалле ниобата лития с пленкой диоксида кремния методом конечных элементов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты расчетов характеристик поверхностных акустических волн в структурах монокристалл ниобата лития/пленка диоксида кремния, используемых для повышения термостабильности акустоэлектронных устройств на монокристаллических подложках. Выполнено моделирование методом конечных элементов в пакете COMSOL и рассчитаны скорость, коэффициент электромеханической связи и температурный коэффициент частоты в структурах с ниобатом лития различных срезов. Сравнение полученных результатов с известными данными из литературных источников показало хорошее совпадение. Практическая значимость заключается в использовании полученных параметров при разработке различных классов акустоэлектронных устройств.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Л. Балышева

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Автор, ответственный за переписку.
Email: balysheva@mail.ru
Россия, г. Санкт-Петербург

А. С. Койгеров

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Email: balysheva@mail.ru
Россия, г. Санкт-Петербург

Б. Ц. Ракшаев

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Email: balysheva@mail.ru
Россия, г. Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Двоешерстов М.Ю., Петров С.Г., Чередник В.И и др. // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 4. С. 89.
  2. Туркин И.А. // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 3. С. 24.
  3. Сучков С.Г. // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51. № 4. С. 504.
  4. Багдасарян А.С., Синицына Т.В., Дорофеева С.С. // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2017. Т. 17. № 1. С. 1.
  5. Zhgoon S., Shvetsov A., Patel M.S. et al. // 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 2647.
  6. Yamanouchi K., Sato H., Meguro T. et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectrics and Frequency Control. 1995. V. 42. P. 392.
  7. Балышева О.Л. // Радиотехника. 2017. № 5. С. 57.
  8. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология, конструкция, применения: Пер. с чешск. М.: Мир, 1990. 584с.
  9. Дьелесан Э., Руайе Д. Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов. Пер. с франц. / Под ред. Леманова В.В. М.: Наука, 1982. 424 с.
  10. Kovacs G., Anhorn M., Engan H. et al. // Proc. 1990 IEEE Ultrasonics Symposium. 1990. V. 1. P. 435.
  11. Wang Y., Liu X., Shang S. et al. // 2019 14th Symposium on Piezoelectrcity, Acoustic Waves and Device Applications (SPAWDA). 2019. P. 1.
  12. Aslam M.Z., Jeoti V., Karuppanan S. et al. // International Conference on Intelligent and Advanced System (ICIAS). 2018. P. 1.
  13. Morgan D. Surface Acoustic Wave Filters With Applications to Electronic Communications and Signal Processing. Amsterdam; London: Academic Press. 2007, 448р.
  14. Campbell C.K. Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications. San Diego: Academic Press, 1998. 631 p.
  15. Smith R.T., Welsh F.S. // J. Appl. Phys. 1971. Т. 42. № 6. P. 2219.
  16. Ma R., Liu W., Sun X. et al. // Micromachines. 2022. V. 13. P. 202.
  17. Hao W., Luo W., Zhao G. et al. // 2019 13th Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves and Device Applications (SPAWDA). 2019. P. 362.
  18. Кузнецова И.Е., Смирнов А.В., Плеханова Ю.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 6. С. 790.
  19. Tomar M., Gupta V., Sreenivas K. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. P. 1773.
  20. Andrew J., Slobodnik Jr. // IEEE Trans. on Son. and Ultrason. 1973. V. SU-20. № 4. P. 315.
  21. Койгеров А.С., Корляков А.В. // Микроэлектроника. 2022. Т. 51. № 4. С. 272.
  22. Койгеров А.С., Балышева О.Л. // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25. № 5. С. 67.
  23. Parker T.E., Schulz M.B. // Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. 1974. P. 295.
  24. Hickernell F.S. // Advances in Surface Acoustic Wave Technology, Systems and Applications. V. 1. Eds. Ruppel C.C.W., Fieldly T.A. Singapore: World Scientific, 2001. 324 p.
  25. Goto R., Fujiwara J., Nakamura H. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2018. V. 57. 07LD50.
  26. Goto R., Nakamura H., Hashimoto K.-y. // 2019 International Ultrasonics Symposium. 2019. P. 2075.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент периодической электродной структуры на пьезоэлектрической подложке: Ω1 – подложка, Ω2 – металлические электроды, p – период структуры, a – ширина электрода, Hm – толщина металлизированного слоя, λ – длина волны (размер тестовой ячейки), Ω3 – область идеально согласующего слоя, Γi – границы элементов.

Скачать (14KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тестовые структуры: электродная структура с периодом p = λ/2 (а), картина механических смещений для одной из собственных частот (б), электродная структура со слоем SiO2 (в), пример построения сетки (г), картина механических смещений для одной из собственных частот слоистой структуры (д). Особенности модели: 1 – пьезоэлектрический кристалл, 2 – металлические электроды, 3 – слой SiO2, 4 – идеально согласованный слой.

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Картины механических смещений (а) и соответствующие частотные зависимости модуля проводимости периодического преобразователя (б) для различных пьезоэлектрических подложек: 1 – 128°Y–X LiNbO3, 2 – Y–Z LiNbO3, 3 – 64°Y–X LiNbO3, 4 – 49°Y–X LiNbO3.

Скачать (32KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость КЭМС (а) и ТКЧ (б) от толщины пленки для различных пьезоэлектрических подложек: 1 – 128°Y–X LiNbO3, 2 – Y–Z LiNbO3, 3 – 64°Y–X LiNbO3, 4 – 49°Y–X LiNbO3.

Скачать (29KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Скорость ПАВ для подложки 128°Y–X LiNbO3: 1 – на свободной поверхности (расчет), 2 – под закороченной поверхностью (расчет), 3 – на свободной поверхности (эксперимент [6]), 4 – под закороченной поверхностью (эксперимент [6]).

Скачать (11KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Адмиттанс и картины механических смещений для тестовой электродной структуры на подложке 128°Y–X LiNbO3.

Скачать (19KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024