聲表面波材料與器件

內容概要

聲表面波材料與器件系統(tǒng)地介紹了聲表面波壓電與叉指換能器材料、各種聲表面波器件設計及其制備工藝。全書共6章。第1章介紹聲表面波技術的原理與發(fā)展歷程、聲表面波器件的特點與應用。第2章介紹聲表面波器件用的各類壓電材料——壓電單晶、壓電陶瓷以及壓電薄膜的制備、性能與特點，重點介紹氧化鋅壓電薄膜材料制備與改性。第3章闡述叉指換能器的設計理論與叉指換能器材料。第4章介紹多層薄膜聲表面波器件的理論設計和具體實例。第5章介紹聲表面波濾波器、延遲線、諧振器和傳感器的特點與設計。第6章介紹聲表面波器件的制備工藝及其表征方法。
聲表面波材料與器件適合材料、微電子、物理、化學等領域的科研人員、技術開發(fā)人員和大專院校師生參閱。

作者簡介

田靜、程建春

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 聲表面波基礎1.1.1 聲表面波器件的基本結構和工作原理1.1.2 聲表面波的激勵和傳播1.2 聲表面波器件的特點1.3 聲表面波器件的發(fā)展1.3.1 聲表面波理論和器件的發(fā)展1.3.2 聲表面波叉指換能器理論和設計的發(fā)展1.3.3 聲表面波壓電材料的發(fā)展1.3.4 聲表面波器件制造和封裝技術的發(fā)展參考文獻第2章 聲表面波壓電材料2.1 聲表面波壓電材料概論2.1.1 壓電性基礎2.1.2 聲表面波壓電材料的重要參數(shù)2.1.3 聲表面波壓電材料的一般要求2.2 壓電單晶材料2.2.1 壓電單晶材料的制備和切割2.2.2 石英2.2.3 鉭酸鋰2.2.4 鈮酸鋰2.2.5 四硼酸鋰2.2.6 鍺酸鉍與硅酸鉍2.2.7 硅酸鎵鑭系列壓電單晶材料2.2.8 其他壓電單晶材料2.3 壓電陶瓷材料2.3.1 壓電陶瓷材料的特點2.3.2 鋯鈦酸鉛系列壓電陶瓷材料2.3.3 壓電陶瓷材料制備技術2.4 壓電薄膜材料2.4.1 壓電薄膜材料的特點2.4.2 壓電薄膜材料的制備2.4.3 壓電薄膜材料的質量評價2.4.4 氧化鋅壓電薄膜材料2.4.5 氮化鋁和氮化鎵壓電薄膜材料2.4.6 鈮酸鋰和鉭酸鋰壓電薄膜材料2.4.7 鈮酸鉀和五氧化二鉭壓電薄膜材料2.4.8 鋯鈦鉛酸系列壓電薄膜材料參考文獻第3章 叉指換能器設計理論和叉指換能器材料3.1 叉指換能器基本原理與特性3.1.1 工作原理3.1.2 靜電特性3.1.3 離散源近似3.1.4 頻響特性3.1.5 脈沖響應3.1.6 阻抗特性3.1.7 加權換能器3.2 二階效應3.2.1 聲電再生3.2.2 波速變化3.2.3 電極反射3.2.4 體聲波輻射3.2.5 傳播損耗3.2.6 薄膜電極電阻3.3 聲表面波叉指換能器材料3.3.1 純鋁叉指換能器薄膜材料的結構與性能優(yōu)化3.3.2 含過渡層的叉指換能器材料3.3.3 離子束輔助沉積優(yōu)化叉指換能器材料3.3.4 微合金化和復合結構的叉指換能器材料3.3.5 其他叉指換能器材料參考文獻第4章 壓電多層膜結構聲表面波器件4.1 壓電多層介質的聲表面波場理論4.1.1 坐標變換4.1.2 壓電耦合波動方程的矩陣形式4.1.3 聲平面諧波4.1.4 傳遞矩陣4.1.5 剛度矩陣4.1.6 頻散方程4.1.7 聲表面波振幅4.2 壓電薄膜/半無限基底多層介質的聲表面波特性分析4.2.1 聲表面波的激勵方式4.2.2 有效介電常數(shù)4.2.3 計算舉例4.2.4 壓電多層介質的計算及參量的選擇4.3 壓電多層膜結構聲表面波器件設計模型與方法4.3.1 色散δ函數(shù)模型4.3.2 有效介電常數(shù)模型4.3.3 耦合模(COM)、模型參考文獻第5章 各類聲表面波器件及其設計方法5.1 聲表面波濾波器5.1.1 聲表面波濾波器的基本原理5.1.2 聲表面波濾波器的設計方法5.1.3 射頻聲表面波濾波器設計與實例5.1.4 聲表面波濾波器的二階效應和匹配網(wǎng)絡5.2 聲表面波諧振器5.2.1 聲表面波諧振器的基本原理5.2.2 聲表面波諧振器的設計方法5.2.3 聲表面波諧振器的模擬5.3 聲表面波延遲線5.3.1 聲表面波延遲線的工作原理5.3.2 聲表面波延遲線的設計和技術參數(shù)5.3.3 聲表面波色散延遲線5.4 聲表面波卷積器5.4.1 聲表面波卷積器的基本原理5.4.2 聲表面波卷積器的設計方法5.4.3 單片型波導聲表面波卷積器5.5 聲表面波傳感器5.5.1 聲表面波壓力傳感器5.5.2 聲表面波加速度傳感器5.5.3 聲表面波氣體傳感器5.5.4 聲表面波流量傳感器5.5.5 聲表面波化學和生物傳感器參考文獻第6章 聲表面波器件的制備及表征6.1 聲表面波器件的制備工藝6.1.1 前期襯底預處理6.1.2 金屬叉指換能器圖形的制作6.1.3 聲表面波器件的后續(xù)工藝6.2 聲表面波器件的性能測試6.2.1 器件生產(chǎn)過程中在片測試6.2.2 聲表面波器件的參數(shù)測試6.3 展望參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.加強聲表面波材料方面的研究　　加強聲表面波壓電材料和聲表面波叉指換能器材料的研究和開發(fā)。聲表面波器件要求壓電材料具有低的溫度系數(shù)（最好為零）、高的機電耦合系數(shù)、高的傳播聲速以及極低的雜波激勵效應。今后應積極研究和探索新型的壓電單晶材料及其新切型，不斷提高制備大尺寸壓電單晶材料的技術，降低壓電單晶的生產(chǎn)成本；不斷提高壓電陶瓷材料的表面狀態(tài)，提高重復性和均勻性，尋找性能優(yōu)良的無鉛壓電材料；不斷提高壓電薄膜材料的制備技術，通過摻雜改性等方法改善壓電薄膜材料的性能，采用多層薄膜的方法制備層狀結構優(yōu)良性能的聲表面波器件。在聲表面波叉指換能器材料方面，積極研究和探索具有高抗電遷移特性的薄膜叉指換能器材料，尋找能夠滿足聲表面波器件在高溫、高功率、酸堿等惡劣環(huán)境下工作的叉指換能器材料?！　?.加強聲表面波基礎理論和叉指換能器理論及設計的研究　　在不斷加強聲表面波激發(fā)和傳播等基礎理論研究的同時，不斷完善現(xiàn)有的叉指換能器理論及其物理模型，研制高精度和高效率的聲表面波器件設計軟件，從而使聲表面波器件的設計更加精確，為制作出性能更加優(yōu)良的聲表面波器件奠定堅實的物理基礎?！　?.不斷開發(fā)新型的聲表面波器件，拓寬聲表面波器件的應用領域　　1）完善聲表面波頻率選擇和控制器件。這類器件發(fā)展主方向為高頻、低損耗、高性能聲表面波濾波器和諧振器的開發(fā)和生產(chǎn)。高頻聲表面波器件在現(xiàn)代無線通訊領域的應用越來越廣泛，在要求高頻的同時，也要求較高的穩(wěn)定性和較好的綜合性能[16]?！　?）加強聲表面波傳感器的研究和開發(fā)。聲表面波傳感器件的發(fā)展主要在以下幾個方面：（1）陣列化，即是在一個器件上做成多個通道，同時進行不同物質的檢測，這樣可以使器件小型化、增強化學選擇性、降低誤判率、簡化系統(tǒng)組裝、改進靈敏度等優(yōu)點。（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡化，即是將人工神經(jīng)網(wǎng)絡的模式識別技術用在聲表面波傳感器陣列上，這樣不但能明顯提高檢測速度，而且可以辨別多種已知氣體。（3）開發(fā)無源無線傳感技術，遠距離工作的無源無線聲表面波傳感器更適合于不宜接觸的工程結構和環(huán)境的遙測。然而，在空間傳播的電磁波能量有限，傳感器的體積較小，天線不能做得很大，所以無法高效地收集和儲存電磁波能量，其傳感距離非常近，這就限制了無源無線聲表面波傳感器的應用和普及。因此，開發(fā)高效的電磁波能量收集、存儲和管理部件是提高電磁波與聲表面波之間的轉換效率、實現(xiàn)遠距離工作的措施。（4）研制新型敏感薄膜材料，選用復合材料、功能材料和納米材料作為敏感薄膜材料，可大大提高傳感器的選擇性和靈敏度。（5）開發(fā)新型聲表面波激發(fā)方式和檢測方式[17]?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《聲表面波材料與器件》凝練作者潘峰多年來在聲表面波材料與器件研究領域的認識與體會，從介紹聲表面波應用原理出發(fā)，詳細闡述聲表面波器件的材料選擇、器件設計和工藝技術的系統(tǒng)知識，對我國聲表面波器件制備與產(chǎn)業(yè)化技術進行粗淺的描述，以期對讀者有所幫助。





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