Влияние толщины металлического слоя на характеристики SH-волн в структурах Me/ZnO/Me/алмаз и Me/AlN/Me/алмаз

Автор: Золотова О.П., Бурков С.И.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Технологические процессы и материалы

Статья в выпуске: 3 т.18, 2017 года.

Бесплатный доступ

С помощью компьютерного моделирования проанализировано влияние массовой нагрузки в виде двух метал- лических слоев на изменение фазовой скорости дисперсионных поперечных мод упругой волны в структурах Me/ZnO/Me/алмаз и Me/AlN/Me/алмаз в зависимости от частоты волны и отношения толщин слоев «металл- пьезоэлектрик». Материалы пьезоэлектрических слоев и подложки обладают набором таких значимых свойств, как большие значения коэффициента электромеханической связи у пьезоэлектриков и значительные величины фазовых скоростей объемных волн и поверхностной акустической волны в алмазе. В качестве мате- риалов металлического слоя использовались алюминий (Al), молибден (Mo) и платина (Pt), наиболее часто при- меняющиеся при изготовлении акустоэлектронных устройств. Обнаружено, что изменение фазовой скорости упругой волны зависит от акустического импеданса металлического слоя и его толщины. При низких значениях акустического импеданса металлического слоя более существенные изменения величин Δv/v происходят вслед- ствие изменения толщины нижнего электрода. Однако если акустический импеданс металлического слоя сравним с акустическим импедансом подложки, то увеличение значения величин Δv/v в большей степени обусловлено толщиной верхнего металлического слоя. Результаты выполненного моделирования могут быть использованы при разработке различных акустоэлектронных устройств, в том числе используемых в качестве компонентов электронной базы ракетно-космической техники.

Еще

Пьезоэлектрическая слоистая структура, волна лява, массовая нагрузка, компьютерное моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/148177745

IDR: 148177745

Список литературы Влияние толщины металлического слоя на характеристики SH-волн в структурах Me/ZnO/Me/алмаз и Me/AlN/Me/алмаз

  • Гуляев Ю. В. Акустоэлектроника (исторический обзор)//Успехи физических наук. 2005. № 8 (175). С. 887-895.
  • Альшиц В. И., Любимов В. Н., Радович А. Резонансное возбуждение волн Лява в структурах типа «сэндвич»//Физика твердого тела. 1996. № 4 (38). С. 1091-1099.
  • Thin aluminum nitride film resonators. Miniaturized high sensitivity mass sensors/R. P. O’Toole //Analytical Chemistry. 1992. Vol. 64. P. 1289-1294.
  • Rey-Mermet S., Lanz R., Muralt P. Bulk acoustic wave resonator operating at 8GHz for gravimetric sensing of organic films//Sensors and Actuators B: Chemical. 2006. Vol. 114. P. 681-686.
  • First results on label-free detection of DNA and protein molecules using a novel integrated sensor technology based on gravimetric detection principles/R. Gabl //Biosensors and Bioelectronics. 2004. Vol. 19. P. 615-620.
  • Immunosensor utilizing a shear mode thin film bulk acoustic sensor/G. Wingqvist //Sensors and Actuators B: Chemical. 2007. Vol. 127. P. 248-252.
  • Nakamoto T., Moriizumi T. A theory of a quartz crystal microbalance based upon a Mason equivalent circuit//Japanese Journal of Applied Physics. 1990. P. 1, vol. 29. P. 963-969.
  • Lamb waves dispersion curves for diamond based piezoelectric layered structure/B. P. Sorokin //Applied Physics Letters. 2016. Vol. 108. P. 113501 (5).
  • Mansfeld G. D., Alekseev S. G., Kotelyansky I. M. Acoustic HBAR spectroscopy of metal (W, Ti, Mo, Al) thin films//Proceeding IEEE Ultrasonics Symposium (7-10 Oct. 2001, Atlanta, USA). 2001. Vol. 1. P. 415-418.
  • Фарнелл Д. Типы и свойства поверхностных акустических волн//Поверхностные акустические волны/под ред. А. Олинера. М.: Мир, 1981. 500 с.
  • Упругие волны в пьезоэлектрических слоистых структурах/О. П. Золотова //Журнал Сибирского федерального университета. Серия «Математика и физика». 2012. № 2 (5). С. 164-186.
  • Piezoelectric-layered structures based on synthetic diamond/B. P. Sorokin //InTech: Piezoelectric Materials. 2016. P. 161-199.
  • Гравиметрическая чувствительность акустических волн в тонких пьезоэлектрических пластинах в присутствии жидкости/И. Е. Кузнецова //Письма в ЖТФ. 2006. № 16 (32). С. 84-89.
  • Zhang Z., Wen Z., Wang C. Investigation of surface acoustic waves propagating in ZnO-SiO2-Si multi-layer structure//Ultrasonics. 2013. Vol. 53. P. 363-368.
  • Tsubouchi K., Sugai K., Mikoshiba N. AlN material constants evaluation and SAW properties on AlN/Al2O3 and AlN/Si//Proceeding IEEE Ultrasonics Symposium (14-16 Oct. 1981, Chicago, USA). 1981. P. 375-380.
  • Experimental investigation of the linear and nonlinear elastic properties of synthetic diamond single crystal/B. P. Sorokin //Журнал Сибирского федерального университета. Серия «Математика и физика». 2013. № 1(6). С. 120-126.
  • Macfarlane R. E., Rayne J. A., Jones C. K. Anomalous temperature dependence of shear modulus С44 for platinum//Physics Letters. 1965. Vol. 18. P. 91-92.
Еще
Статья научная