Сибирский федеральный университет

Перевод названия: МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СЛОЕВ НА ФАЗОВЫЕ СКОРОСТИ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛАСТИНАХ

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2018

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-3-396-404

Ключевые слова: пьезоэлектрическая пластина, волна Лэмба, SH-волна, массовая нагрузка, компьютерное моделирование, piezoelectric plate, Lamb wave, SH-wave, Mass loading, computer simulation

Аннотация: The research work presents the results of computer simulation of mass loading influence represented by two metal layers on variations in the dispersion modes of the Lamb and SH elastic waves phase velocity in the piezoelectric lay- ered structures Me/ZnO/Me and Me/AlN/Me depending on the elastic wave frequency and the ratio of the metal layer thickness to the piezoelectric layer thickness. The studied materials of the piezoelectric layers have a set of such sig- nificant properties as large values of the electromechanical coupling coefficient for piezoelectrics and significant val- ues of phase velocities for bulk waves and surface acoustic waves. Aluminum (Al) and molybdenum (Mo) are consid- ered as metal layer materials, which are most often used in the manufacturing of acoustic electronic devices. For both types of structures it was revealed that only the Lamb elastic wave modes have localized maxima of S sensitivity. It was found that the value of changing in the elastic wave phase velocity depends on the ratio of the metal layer acoustic im- pedance and the piezoelectric plate material. The maximum sensitivity values of elastic wave modes are achieved with Al/AlN/Al configuration, i.e., in a system with low acoustic impedance values of the bulk longitudinal wave for the layer and piezoelectric plate materials. The results of the simulation can be used in the development of various acousto- electronic devices, including some components of the rocket and space technology electronic base. С помощью компьютерного моделирования проанализировано влияние массовой нагрузки в виде двух метал- лических слоев на изменение фазовой скорости дисперсионных мод упругой волны Лэмба и SH-волны в струк- турах вида Me/ZnO/Me и Me/AlN/Me в зависимости от частоты упругой волны и отношения толщин слоев металла и пьезоэлектрика. Исследуемые материалы пьезоэлектрических слоев обладают такими свойствами, как большие значения коэффициента электромеханической связи и значительные величины фазовых скоростей объемных и поверхностных акустических волн. В качестве материалов металлического слоя использовались алюминий (Al) и молибден (Mo), часто применяющиеся при изготовлении акустоэлектронных устройств. Для обоих типов структур обнаружено, что только моды упругой волны Лэмба обладают локализованными мак- симумами чувствительности S. Обнаружено, что величина изменения фазовой скорости упругой волны зави- сит от соотношения акустического импеданса металлического слоя и материала звукопровода. Максималь- ные значения чувствительности мод упругой волны достигаются при конфигурации слоистой системы Al/AlN/Al, т. е. в системе с низкими значениями акустических импедансов объемной продольной волны для ма- териалов слоев и пьезоэлектрического звукопровода. Результаты выполненного моделирования могут быть использованы при разработке различных акустоэлектронных устройств, в том числе используемых в качестве компонентов электронной базы ракетно-космической техники.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 19, № 3

Номера страниц: 396-404

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

• Zolotova O.P. (Reshetnev Siberian State University of Science and Technology)
• Burkov S.I. (Siberian Federal University)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК