多層結構聲表面波傳播特性的理論研究.pdf

1、高頻無線通信系統的迅速發(fā)展推動了對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現高頻的最佳途徑。然而對于如LiNbO3、石英等傳統的聲表面波材料，由于聲速較低，在當前的工藝條件下已無提升空間。金剛石是所有物質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的薄膜即壓電薄膜(如ZnO、AlN薄膜)來激發(fā)聲表面波，使產生的聲表面波部分在會剛石中傳播，從而使聲速得到提高。但是多層結構中的聲表面波傳播會發(fā)生色散，同時還對壓電薄膜的厚度十分敏感，在設計聲表面波器件時，必須同時考慮頻率及壓電薄膜厚度的變化影響。所以，獲得壓電薄膜/金剛石多層結構的頻散特性，對設計高性能的高頻聲表面波器件是十分重要的。

3、>　　 本文針對多層結構聲表面波器件設計的需要，在掌握了聲表面波基本理論的基礎上，重點研究了近年來廣泛用于分析多層結構SAW傳播特性的矩陣理論，利用遞歸剛度矩陣法(RSM)，推導了四種不同類型壓電薄膜/金剛石多層結構聲表面波的廣義格林函數和表面有效介電常數公式。在理論分析的基礎上，利用Matlab軟件編寫了通過表面有效介電常數法獲得壓電薄膜/金剛石結構頻散特性的程序，并通過計算ZnO/Diamond結構的頻散特性與國際上已發(fā)表的結果進