壓電薄層導波聲學特性的測試理論與方法.pdf

1、壓電材料已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中發(fā)揮重大作用，而隨著電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和納米技術的快速成長，壓電材料的使用向著更小、更薄的方向前進。目前，用壓電薄層或壓電薄膜制成的傳感器、諧振器和濾波器等器件已經(jīng)進入大規(guī)模實用。當壓電材料的尺寸縮小時，與體塊材料不同，其聲學性質(zhì)會受邊界條件影響而產(chǎn)生許多有趣的變化。目前，還沒有一種表征壓電薄層甚至是壓電薄膜聲學特性的行之有效的途徑和方法。本論文以P5H壓電陶瓷薄層為研究對象，對其聲學性質(zhì)進行理論和實驗

2、上的初步研究，為進一步研究壓電薄膜材料聲學性質(zhì)打下一定的基礎；另外，對以P5H壓電陶瓷薄層制成聲導波器件具有一定的指導意義。
　　本論文首先通過介電測量、超聲測量和共振測量得到P5H壓電陶瓷的介電常數(shù)、彈性剛度常數(shù)和壓電常數(shù)。由于壓電陶瓷的高對稱性，介電測量可只測量1方向和3方向的自由介電常數(shù)和夾持介電常數(shù)，超聲測量中分別測量1方向和3方向縱波和剪切波的聲速，然后對31k、33k和tk進行共振測量，經(jīng)過推導后可確定所需參數(shù)，為后面

3、理論計算做準備。
　　然后利用部分波法推導P5H壓電陶瓷薄層蘭姆波和水平剪切波的頻率色散方程，編寫計算機程序求解方程得到蘭姆波和水平剪切波的頻率色散曲線。發(fā)現(xiàn)蘭姆波頻率色散曲線中，同種的高階蘭姆波模式在頻率色散曲線圖中的變化趨勢會發(fā)生交換；水平剪切波的頻率色散曲線都是從一個截止頻率開始，相速度隨著頻率的增加而不斷減小，直到接近體剪切波聲速 syv。
　　最后是用中心頻率為1 MHz、2.25 MHz和10 MHz浸入式換能器