Содержание: 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 |2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006 | 2005 | 2004 | 2003 | 2002 | 2001

2007, 19

Д. Б. Карстенсен, Т. А. Кристенсен, М. Вилатзен, П. В. Сантос

Моделирование устройства на основе поверхностных волн

язык: английский

получена 25.06.2007, опубликована 19.09.2007

Скачать статью (PDF, 340 кб, ZIP), используйте команду браузера "Сохранить объект как..."
Для чтения и распечатки статьи используйте «Adobe Acrobat© Reader» версии 4.0 или выше. Эта программа является бесплатной, ее можно получить на веб-сайте компании Adobe© (http://www.adobe.com/).

АННОТАЦИЯ

Устройство на основе поверхностных волн состоит из пьезоэлектрического материала или пленки и встречно-штыревого преобразователя. Акустические поверхностные волны создаются путем приложения напряжения и наоборот. Устройства на основе поверхностных волн широко используются как аналоговые электрические фильтры в диапазоне частот от 10 MГц до 2.5 ГГц и применяются в коммуникационных технологиях и других отраслях. В статье представлено моделирование такого устройства с использованием метода конечных элементов на основе функций Лагранжа второго порядка. Модель позволяет описать изменение отклика устройства с произвольной ориентацией элементарной кристаллографической ячейки. Модель используется для определения резонансной частоты различных устройств. Результаты расчетов МКЭ сравниваются с полученными независимо аналитическими результатами для двух вариантов приложения напряжения. Для того чтобы получить значительное возбуждение устройства, предпочтительно прикладывать электроды в направлении вдоль оси [110] кристалла. Характеристики амплитуд нормального смещения в зависимости от угла поворота между осями кристалла и электродами подтверждают, что сильное возбуждение устройства имеет место для угла поворота около 45 градусов, соответствующего направлению [110]. Обсуждаются результаты расчетов для различных собственных мод волн и Рэлея и Лэмба.

Ключевые слова: поверхностные волны, волны Рэлея, пьезоэлектрические материалы, МКЭ

13 страниц, 9 иллюстраций

Как сослаться на статью: Д. Б. Карстенсен, Т. А. Кристенсен, М. Вилатзен, П. В. Сантос. Моделирование устройства на основе поверхностных волн. Электронный журнал "Техническая акустика", http://ejta.org, 2007, 19.

ЛИТЕРАТУРА

1. C. C. W. Ruppel and T. A. Fjeldly. Advances in Surface Acoustic Wave Technology, Systems and Applications-1. Selected Topics in Electronics and Systems, World Scientific, 19 (2000).
2. C. K. Campbell. Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications. Applications of Modern Acoustics, Academic Press (1998).
3. M. J. Hoskins, H. Morkoç and B. J. Hunsinger. Surface acoustic wave on the (112) cut [110] direction of gallium arsenide. Appl. Phys. Lett., 41, 332 (1982).
4. C. Rocke, S. Zimmermann, A. Wixforth, J. P. Kotthaus, G. Böhm and G. Weimann. Acoustically Driven Storage of Light in a Quantum Well. Phys. Rev. Lett., 78, 4099 (1997).
5. P. V. Santos. Collinear light modulation by surface acoustic waves in laterally structured semiconductors. Journal of Applied Physic, 89, 5060 (2001).
6. M. M. de Lima, Jr., R. Hey and P. V. Santos. Appl. Phys. Lett., 83, 2997 (2003).
7. F. W. Beil, A. Wixforth and R. H. Blick. Active photonic crystals based on surface acoustic waves. Physica E (Amsterdam), 13, 473 (2002).
8. Y. Takagaki, E. Wiebicke, P. V. Santos, R. Hey and K. H. Ploog. Propagation of surface acoustic waves in a GaAs/AlAs/GaAs heterostructure and micro-beams. Semicond. Sci. Technol., 17, 1008 (2002).
9. A. Gantner, Mathematical modeling and numerical simulation of piezoelectrical agitated surface acoustic waves. Ph.D. Thesis. Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Augsburg, Germany (2005).
10. B. A. Auld. Acoustic Fields and Waves in Solids, vol. 1 and 2, 2nd edition. Krieger Publishing Company (1990).
11. M. Willatzen. Ultrasound transducer modeling - general theory and applications to ultrasound reciprocal systems. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 48, 100-112 (2001).
12. M. M. de Lima, Jr., W. Seidel, H. Kostial and P. V. Santos. Embedded interdigital transducers for high-frequency surface acoustic waves on GaAs. Journal of Applied Physic, 96, 3494-3500 (2004).
13. M. M. de Lima, Jr., W. Seidel, F. Alsina and P. V. Santos. Focusing of surface-acoustic-wave fields on [100] GaAs surfaces. Journal of Applied Physics. 94, 7848-7855 (2003).


 

Денис Карстенсен окончил университет южной Дании по специальности мехатроника в 2006. Тема дипломной работы: Моделирование и применение пьезоэлектрических эффектов в кристаллах. В настоящее время - инженер отдела электронных управляющих систем и датчиков в компании Danfoss.

E-mail: d_carstensen(at)danfoss.com

 
 

Торбен Кристенсен oкончил университет южной Дании по специальности мехатроника в 2005. Тема дипломной работы: Моделирование пьезоэлектрических преобразователей. В настоящее время работает над диссертацией «Современные технологии в измерениях электромагнитного потока».

E-mail: torben-amby.christensen(at)siemens.com

 
 

Мортен Вилатзен - профессор университета южной Дании. Научные интересы: ультразвук, пьезоэлектрические эффекты, полупроводники.

E-mail: willatzen(at)mci.sdu.dk

 
 

Пауло Сантос ведущий специалист Института электроники твердого тела (Берлин), Защитил диссертацию по физике твердого тела. Специалист в области поверхностных акустических волн.

E-mail: santos(at)pdi-berlin.de