НЕКОТОРЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОСТРУКТУР С ТОНКИМИ ПЛАСТИНАМИ ТАНТАЛАТА ЛИТИЯ НА ПОДЛОЖКЕ (0001) СРЕЗА ɑ-САПФИРА

Аннотация

Разработана перспективная для создания акустоэлектронных устройств широкого назначения математическая модель пьезоактивной гетероструктуры «пластинка W-среза кристалла танталата лития, нанесенная через буферный слой диоксида кремния на подложку (0001) среза ɑ-сапфира», где W определяет нормаль к поверхности среза кристалла. Модель позволяет учитывать ориентацию среза кристалла, направление распространения сдвиговой горизонтально поляризованной волны, а также геометрические размеры составляющих элементов гетероструктуры. Это позволяет в широком диапазоне изменять ее параметры с целью достижения максимальных значений коэффициента электромеханической связи. Проведено исследование свойств гетероструктуры при наличии и в отсутствие буферного слоя. Для последнего случая анализ позволил определить наиболее оптимальные ориентацию среза пластинки танталата лития и его толщину, при которых возможно достижение оптимального уровня коэффициента электромеханической связи. Максимальное значение этого коэффициента при заданной ориентации среза и определенных геометрических параметрах гетероструктуры достигается путем выбора направления распространения волны. Исследование гетероструктуры с буферным слоем диоксида кремния показало, что его введение значительно увеличивает коэффициент электромеханической связи. Проведено детальное исследование распределения амплитуды акустической волны и плотности потока энергии по глубине гетероструктуры. Расчеты показали, что амплитуда волны и степень локализации упругой энергии в пьезоактивном слое зависят от наличия буферного слоя и от толщины пьезоактивного слоя. Это напрямую сказывается на значении коэффициента электромеханической связи. Его максимум наблюдается при небольшой толщине пьезоактивного слоя. Таким образом, существуют оптимальные значения параметров гетероструктуры, позволяющие достичь максимального значения коэффициента электромеханической связи. Проведенное исследование представляет интерес для разработчиков акустоэлектронных приборов и устройств широкого назначения.