亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Love模聲表面波傳感器特性研究

        2021-01-22 12:24:16金嘉未
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2021年6期
        關(guān)鍵詞:表面波金剛石器件

        金嘉未,陳 晨,孔 梅

        (長(zhǎng)春理工大學(xué) 理學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春130000)

        引言

        表面聲波(SAW)器件以其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電視、手機(jī)、信號(hào)處理和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等領(lǐng)域。研究和使用了幾種類型的聲表面波,包括瑞利波、剪切水平(SH)波、樂(lè)甫波和蘭姆波[1]。瑞利波是最早被研究和廣泛應(yīng)用的聲表面波模式。但當(dāng)其用于液體環(huán)境檢測(cè)時(shí),由于瑞利波具有較大的垂直位移分量,從而容易形成縱波造成聲波信號(hào)損嚴(yán)重,因此很大程度降低了傳感器的靈敏度[2]。而由于水平剪切表面聲波不存在垂直位移分量,不會(huì)與液體產(chǎn)生耦合,即不會(huì)存在聲波能量向液體環(huán)境輻射損失的現(xiàn)象,因此在液體環(huán)境檢測(cè)中,Love波聲表面波傳感器對(duì)表面的擾動(dòng)非常敏感,非常適用于液體環(huán)境上的檢測(cè)[3]。

        文章利用有限元軟件設(shè)計(jì)出Love模聲表面?zhèn)鞲衅鳎捎萌S有限元方法模擬了聲表面波在IDT/ZnO/SiO2/金剛石和IDT/AlN/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)的傳播特性,詳細(xì)地分析了兩種結(jié)構(gòu)中樂(lè)甫波的相速度,機(jī)電耦合系數(shù)和頻率溫度系數(shù),從而得出了結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)。

        1 Love模聲表面波傳感器三維建模

        圖1是建立的三維模型。其中,器件的波長(zhǎng)為4μm,氧化鋅的厚度為0.8μm,電極高度0.1μm,電極寬度1μm,金剛石厚度20μm,二氧化硅厚度1μm。邊界條件中,ΓL1,ΓL2,ΓL3,ΓR1,ΓR2,ΓR3為周期性邊界條件;Γ1(Γ2,Γ3)的機(jī)械邊界條件為自由,連續(xù),電學(xué)邊界條件為零電荷,連續(xù);Γ4的機(jī)械邊界條件為固定約束,電學(xué)邊界條件為接地。依據(jù)模型的周期性劃分網(wǎng)格,采用系統(tǒng)的三角形網(wǎng)格。

        2 不同結(jié)構(gòu)Love模聲表面波傳感器特性分析

        2.1 模態(tài)分析

        為了準(zhǔn)確研究樂(lè)甫波傳播特性,圖2顯示了IDT/ZnO/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)樂(lè)甫波正反對(duì)稱模式的位移場(chǎng)。由圖中可以看出在樂(lè)甫波基階模態(tài)上,y方向上的位移分量Uy都遠(yuǎn)大于在x和z方向上的位移分量Ux和Uz,且隨著深度的增加,Uy迅速減小,當(dāng)深度大于1.25λ時(shí),Uy減小到零。說(shuō)明其聲波能量主要集中在器件表面,這也符合Love波的位移特性。

        圖2 正反對(duì)稱模態(tài)

        2.2 不同結(jié)構(gòu)Love波相速度特性分析

        圖1 IDT/ZnO/SiO2/金剛石三維模型

        聲表面波相速度(Phase velocity,vp)的計(jì)算公式為:v=f0*λ,其中λ為聲表面波的波長(zhǎng),是由IDT的指條寬度和指間距離決定的,f0是聲表面波器件的中心頻率。兩種結(jié)構(gòu)上相速度隨hsio2/λ的變化曲線如圖3所示。

        圖3 兩種結(jié)構(gòu)上相速度隨hsio2/λ的變化曲線

        從圖3中可以看出,兩種結(jié)構(gòu)都隨著SiO2厚度的增加,相速度都迅速遞減最后趨于穩(wěn)定。當(dāng)hsio2一定時(shí),都隨著壓電薄膜厚度的增加,相速度逐漸減少。通過(guò)比較圖3(a),(b)兩圖可知IDT/AlN/SiO2/金剛石這種結(jié)構(gòu)中的相速度較大。且由圖3(b)可以看出在IDT/AlN/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)中,當(dāng)hsio2/λ>0.18后,隨著hAlN/λ的增大,其相速度的變化相對(duì)于IDT/ZnO/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)較緩慢。

        2.3 不同結(jié)構(gòu)SAW器件機(jī)電耦合系數(shù)特性分析

        機(jī)電耦合系數(shù)采用最常用的方法“速度差法”,公式[4]為:

        其中vf為聲波在自由表面的相速度,vm為金屬化表面的相速度。兩種結(jié)構(gòu)上機(jī)電耦合系數(shù)隨hsio2/λ的變化曲線如圖4所示。

        圖4 兩種結(jié)構(gòu)上機(jī)電耦合系數(shù)隨hsio2/λ的變化曲線

        從圖4中可以看到,兩種結(jié)構(gòu)都隨著SiO2厚度的增加,機(jī)電耦合系數(shù)都迅速遞減最后趨于穩(wěn)定。當(dāng)hsio2一定時(shí),都隨著壓電薄膜厚度的增加,機(jī)電耦合系數(shù)逐漸減少。通過(guò)比較圖4(a),(b)兩圖可知IDT/AlN/SiO2/金剛石這種結(jié)構(gòu)中的機(jī)電耦合系數(shù)較大。

        2.4 不同結(jié)構(gòu)SAW器件頻率溫度特性分析

        延遲溫度系數(shù)是表征SAW器件溫度穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù),可由如上公式[5]求得:

        其中V15、V25和V35分別是SAW在15℃、25℃和35℃時(shí)自由表面的相速度,α為襯底材料沿傳播方向的熱膨脹系數(shù)。兩種結(jié)構(gòu)上SAW器件TCF隨hsio2/λ的變化曲線如圖5所示。

        圖5 兩種結(jié)構(gòu)上SAW器件TCF隨hsio2/λ的變化曲線

        圖5(a)是IDTs/ZnO/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)SAW器件TCF特性。從圖可以看到,在hzno/λ=0.1、0.2、0.3時(shí),隨著SiO2厚度增加,其TCF一直變小,最后趨于穩(wěn)定。在hzno/λ=0.05時(shí),隨著SiO2厚度增加,其TCF先變小,在某個(gè)厚度上TCF值接近0,之后開始增加最后趨于穩(wěn)定。圖5(b)是IDTs/AlN/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)SAW器件TCF特性。從圖可以看到,在hzno/λ=0.05時(shí),隨著SiO2厚度增加,其TCF一直變大,最后趨于穩(wěn)定。在hAlN/λ=0.1、0.2、0.3時(shí),隨著SiO2厚度增加,其TCF先變小,在某個(gè)厚度上TCF值接近0,之后開始增加最后趨于穩(wěn)定。

        3 結(jié)論

        本文采用三維有限元方法模擬了金剛石襯底和壓電薄膜層狀結(jié)構(gòu)中樂(lè)甫波的傳播特性。通過(guò)對(duì)兩種結(jié)構(gòu)樂(lè)甫波的相速度,機(jī)電耦合系數(shù)和頻率溫度系數(shù)分析,設(shè)計(jì)出了兩種結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)。在IDT/ZnO/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)中,當(dāng)hsio2/λ=0.15和hzno/λ=0.05時(shí),Love波的TCF為零,伴隨的k2仍較高,為15.3%,相速度為4905.2m/s。在IDT/AlN/SiO2/金剛石結(jié)構(gòu)中,當(dāng)hsio2/λ=0.21和hzno/λ=0.1時(shí),Love波的TCF為零,伴隨的k2仍較高,為9.8%,相速度為6382.4m/s。結(jié)合高的機(jī)電耦合系數(shù)和接近零的頻率溫度系數(shù),這使得Love模SAW在液體高靈敏度傳感器中有潛在的應(yīng)用。

        猜你喜歡
        表面波金剛石器件
        簡(jiǎn)易金剛石串珠鋸的設(shè)計(jì)
        石材(2020年10期)2021-01-08 09:19:54
        溫度梯度場(chǎng)對(duì)聲表面波器件影響研究
        電子制作(2018年23期)2018-12-26 01:01:20
        基于WSN的聲表面波微壓力傳感器的研究
        聲表面波技術(shù)的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)分析與實(shí)驗(yàn)
        柔性聲表面波器件的波模式分析
        一種特殊的金剛石合成結(jié)構(gòu)裝置
        超薄金剛石帶鋸鍍層均勻性研究
        旋涂-蒸鍍工藝制備紅光量子點(diǎn)器件
        安徽省金剛石找礦簡(jiǎn)史
        面向高速應(yīng)用的GaN基HEMT器件
        欧美老肥妇做爰bbww| 一区二区三区午夜视频在线| 人与人性恔配视频免费| 伊人久久大香线蕉av一区| 国产精品爆乳在线播放| 亚洲影院在线观看av| 久久精品中文字幕女同免费| 精品欧洲av无码一区二区| 亚洲色婷婷免费视频高清在线观看| 风流少妇一区二区三区| 91九色人妻精品一区二区三区| 又爽又黄又无遮挡的视频| 国模私拍福利一区二区| 被驯服人妻中文字幕日本| 亚洲国产av一区二区三区精品| 色avav色av爱avav亚洲色拍| 精品十八禁免费观看| av免费在线观看在线观看| 久久国语露脸国产精品电影| 国产va在线观看免费| 精品国产品欧美日产在线| 日本一区二区三区在线视频播放| 国产精品久久久久9999| 亚洲gv白嫩小受在线观看| 国产视频精品一区白白色| 好看的日韩精品视频在线| 日本免费a级毛一片| 久久综合亚洲色社区| 久久久噜噜噜久久熟女| 亚洲精品第一国产综合精品| 日本黄页网站免费大全| 日本一区二区三区的免费视频观看| 国产91人妻一区二区三区| 国产亚洲精品bt天堂精选| 日本a级大片免费观看| 国产成人亚洲系列毛片| 丰满少妇高潮惨叫久久久一| 欧美在线不卡视频| 国产视频一区二区三区免费| 真实的国产乱xxxx在线| 色一情一乱一伦一区二区三欧美|