多層結(jié)構(gòu)聲表面波傳播特性的理論研究.pdf

1、高頻無線通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展推動(dòng)了對(duì)高頻聲表面波器件需求的不斷增大。在聲表面波器件中，叉指換能器的指條受到最小線寬的限制，因此通過尋求具有高聲表面波速度的基片材料成為了實(shí)現(xiàn)高頻的最佳途徑。然而對(duì)于如LiNbO3、石英等傳統(tǒng)的聲表面波材料，由于聲速較低，在當(dāng)前的工藝條件下已無提升空間。金剛石是所有物質(zhì)中聲表面波傳播速度最快的材料，以金剛石作為襯底在目前工藝條件下易于制備高頻聲表面波器件，因此金剛石成為制作高頻聲表面波器件的首選基底材料。

2、r>　　 然而金剛石本身不是壓電材料，無法直接激發(fā)和接收聲表面波，所以必須添加一層具有壓電效應(yīng)的薄膜即壓電薄膜(如ZnO、AlN薄膜)來激發(fā)聲表面波，使產(chǎn)生的聲表面波部分在會(huì)剛石中傳播，從而使聲速得到提高。但是多層結(jié)構(gòu)中的聲表面波傳播會(huì)發(fā)生色散，同時(shí)還對(duì)壓電薄膜的厚度十分敏感，在設(shè)計(jì)聲表面波器件時(shí)，必須同時(shí)考慮頻率及壓電薄膜厚度的變化影響。所以，獲得壓電薄膜/金剛石多層結(jié)構(gòu)的頻散特性，對(duì)設(shè)計(jì)高性能的高頻聲表面波器件是十分重要的。

3、>　　 本文針對(duì)多層結(jié)構(gòu)聲表面波器件設(shè)計(jì)的需要，在掌握了聲表面波基本理論的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了近年來廣泛用于分析多層結(jié)構(gòu)SAW傳播特性的矩陣?yán)碚?，利用遞歸剛度矩陣法(RSM)，推導(dǎo)了四種不同類型壓電薄膜/金剛石多層結(jié)構(gòu)聲表面波的廣義格林函數(shù)和表面有效介電常數(shù)公式。在理論分析的基礎(chǔ)上，利用Matlab軟件編寫了通過表面有效介電常數(shù)法獲得壓電薄膜/金剛石結(jié)構(gòu)頻散特性的程序，并通過計(jì)算ZnO/Diamond結(jié)構(gòu)的頻散特性與國(guó)際上已發(fā)表的結(jié)果進(jìn)