Електрофізичні та адсорбційні явища в кристалічних діелектриках та шаруватих структурах при поширенні поверхневих акустичних хвиль - Автореферат

Різноманітність фізичних явищ, що виникають в процесі генерації, поширення та детектування поверхневих акустичних хвиль (ПАХ) в кристалічних діелектриках та шаруватих структурах, взаємодія їх з хвилями іншої фізичної природи є важливим обєктом наукових досліджень і джерелом значного числа методів створення високоефективних за виконуваними функціями і унікальних за технічними характеристиками акустоелектронних пристроїв (АЕП). В перших роботах по керуванню характеристиками АЕП використовувалось явище каналювання ПАХ за допомогою створюваних на поверхні звукопровода хвильоводів з меншою, ніж в звукопроводі, швидкістю поширення ПАХ [1 - 3]. Таким чином, 1) дослідження властивостей перспективних для акустоелектроніки діелектричних матеріалів та шаруватих структур; 2) вивчення електрофізичних та адсорбційних явищ при поширенні в них ПАХ; 3) пошук і розробка на їх основі ефективних фізичних методів керування параметрами АЕП; 4) забезпечення відповідності їх експериментальних параметрів розрахунковим є актуальними задачами фізики напівпровідників та діелектриків, які також мають важливе практичне значення з точки зору більш широкої реалізації потенційних можливостей акустоелектроніки. Метою дисертаційної роботи є встановлення закономірностей електрофізичних і адсорбційних явищ в кристалічних діелектриках та шаруватих структурах, що виникають при поширенні в них ПАХ, і розробка на їх основі фізичних методів ефективного керування характеристиками акустоелектронних пристроїв. Одержано і систематизовано нові дані про електрофізичні параметри, акустичні характеристики для ПАХ Релея (коефіцієнт електромеханічного звязку, діелектрична проникність, швидкість поширення ПАХ, коефіцієнт згасання ПАХ, залежність швидкості ПАХ від кута між хвильовим вектором і кристалографічною віссю), їх температурні і частотні залежності ряду перспективних для акустоелектроніки діелектриків та шаруватих структур - кристалів кварцу, пєзокераміки системи цирконату - титанату свинцю (ЦТС) різних марок, структур А2В6/ пєзоелектрик, плівка Ленгмюра-Блоджетт / пєзоелектрик, плівки комплексонатів германію, які в сукупності є основою для створення нового класу керованих функціонально гнучких акустоелектронних пристроїв.У вступі дана загальна характеристика роботи: обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи, формулюється мета і задачі досліджень, наводяться наукова новизна і практичне значення результатів роботи, приводяться відомості про апробацію результатів досліджень, структуру та обсяг дисертації. Характер залежності та її параметри дозволили нам запропонувати (1989 р.) ідею використання анізотропії фазової швидкості ПАХ для керування характеристиками АЕП на ПАХ. Всі ці обставини ускладнюють інтерпретацію результатів досліджень, однак можна вважати, що розбіжності стехіометричності складу і фазової неоднорідності призводять до відмінності пружних констант по осі поляризації та інших напрямках, наслідком чого є утворення локальної анізотропії акустичних властивостей, яка може мати макроскопічний характер в залежності від співвідношення довжини акустичної хвилі і характерного розміру аномалій. Досліджуються генерація, поширення і детектування ПАХ в структурах: пєзоелектрик - вакуум - пєзопасивний діелектрик; тверде тіло - рідина - тверде тіло; фоточутливий напівпровідник на пєзоелектрику, а також тензоефект в структурі ЗШП на пєзокерамічному звукопроводі. Використання кутової залежності фазової швидкості в анізотропному пєзозвукопроводі і безконтактного методу збудження ПАХ, що дозволяє в 6-8 разів в порівнянні з аналогами збільшити керованість характеристиками пристроїв на ПАХ, покладено в основу створення нового класу керованих акустоелектронних пристроїв на ПАХ різного функціонального призначення.З метою реалізації метода керування характеристиками пристроїв на ПАХ, що базується на анізотропії фазової швидкості ПАХ в пєзоелектриках і безконтактному збудженні та детектуванні ПАХ розроблено уніфікований перетворювач , що став базовим елементом для нового класу керованих функціонально гнучких АЕП. Він складається з пластини 1 з анізотропного пєзоелектрика, розташованої з можливістю повороту відносно своєї осі симетрії, перпендикулярної її робочої поверхні, двох ідентичних пластин 2 і 3 із пєзопасивного діелектрика, розташованих паралельно і симетрично відносно пластини 1, систем ЗШП 4 і 5, розташованих відповідно на пластинах 2 і 3. Системи ЗШП на пластинах 2 і 3 зроблені таким чином, що разом з пєзопластиною утворюють елемент на ПАХ тотожний вузькосмуговому фільтру. В цьому випадку швидкості поширення ПАХ, збуджуваних ЗШП в пластині 1 однакові, і, отже, елементи на ПАХ мають однакові центральні частоти f0. При повороті пластини 1 швидкості поширення в ній ПАХ внаслідок анізотропії стають різними в напрямку поздовжніх осей ЗШП, що призводить до зміни f0 елементів таким чином, що f0 одного елемента збільшується, а другого зменшується, в результаті чого вихідний сигнал всього акустоелектронного перетворювача стає рівним різниці частот ав

Основний зміст роботи