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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. Л. Балышева

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Author for correspondence.
Email: balysheva@mail.ru
Russian Federation, г. Санкт-Петербург

А. С. Койгеров

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

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

Б. Ц. Ракшаев

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

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Fragment of a periodic electrode structure on a piezoelectric substrate: Ω1 is the substrate, Ω2 are metal electrodes, p is the period of the structure, a is the width of the electrode, Hm is the thickness of the metallized layer, λ is the wavelength (size of the test cell), Ω3 is the area of the ideally matching layer, Yi are the boundaries of the elements.

Download (14KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Test structures: an electrode structure with a period p = λ/2 (a), a picture of mechanical displacements for one of the natural frequencies (b), an electrode structure with a SiO2 layer (c), an example of grid construction (d), a picture of mechanical displacements for one of the natural frequencies of a layered structure (e). Model features: 1 – piezoelectric crystal, 2 – metal electrodes, 3 – SiO2 layer, 4 – perfectly matched layer.

Download (60KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Картины механических смещений (а) и соответствующие частотные зависимости модуля проводимости периодического преобразователя (б) для различных пьезоэлектрических подложек: 1 – 128°г–х кристалла linbo3, 2 – Г–З кристалла linbo3, 3 – 64°Г–Х кристалла linbo3, 4 – 49°г–х кристалла linbo3.

Download (32KB)
Indexing metadata
5. Рис. 4. Наличие КМС (а) и ТК (б) от тольяттинской группы для различных географических объектов: 1 – 128°северной широты, 2 – Южной широты, 3 – 64°южной широты, 4 – 49°южной широты. X LiNbO3.

Download (29KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Surfactant velocity for a substrate of 128°Y–X LiNbO3: 1 – on a free surface (calculation), 2 – under a shorted surface (calculation), 3 – on a free surface (experiment [6]), 4 – under a shorted surface (experiment [6]).

Download (11KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Admittance and patterns of mechanical displacements for a test electrode structure on a 128°Y–X LiNbO3 substrate.

Download (19KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences