La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14高温压电晶体材料的声表面波特性研究

本文计算了La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14(x＝0,0.3,O.5)压电晶体的X,y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角.计算结果表明了La3Ta0.5Ga5.5-xAlxO14(LTGAx)具有声表面波速度低、机电耦合系数大、存在能流角为零的切型等优点,同时总结出y切型为声表面波特性比较好的切型,为LTGAx(x＝0,O.3,0.5)晶体的声表面波应用提供了理论依据.     

不同温度下KTP晶体的声表面波特性研究

针对KTP晶体的压电特性,利用克里斯托弗方程计算了20 ～ 140℃温度范围内Z切型传播角度为0～180°的声表面波速度、机电耦合系数、能流角.结果表明,在20℃,能流角为0°,传播角为90°的情况下,机电耦合系数最高达0.675;,是石英晶体的3倍左右;在140℃,能流角为0°,传播角为90°的情况下,机电耦合系数达到0.60;,约为石英晶体的2倍.     

LGAS晶体的微结构及声表面波特性研究

本文采用第一性原理计算了La3Ga5-xSiAlxO14 (LGAS)压电晶体几何结构、能带和态密度.并研究了其在X、Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角.当x=0.5时,构建了La3Ga4.5SiAl0.5O14晶体的1×1×2超晶胞结构,发现A1原子替代2d四面体位置的Ga原子时体系总能量最低,体积最小,因此是最稳定的状态.与石英相比,LGAS具有声表面波速度较低、机电耦合系数较大且存在能流角为零的切型等优点.掺Al元素降低了成本但对结构和声表面波特性影响不大.Y切0是较好的切型,可用于制备声表面波器件.     

Ga3PO7晶体结构及声表面波特性研究

本文采用第一性原理方法研究了磷酸三镓(Ga3PO7)晶体的几何结构和电子结构.计算了该晶体X,Y,Z切型传播角度为0～180°的声表面波速度,机电耦合系数和能流角.第一性原理研究表明该晶体具有较强的共价键结构特征,其带隙为3.646 eV,属于直接带隙材料.计算结果表明其声表面波速度范围为3620 ～3850m/s,与石英晶体相当,但其Y切型的机电耦合系数最高可达1.075;,是石英晶体的三倍.     

不同温度下Ga3PO7晶体的声表面波特性研究

针对Ga3PO7晶体的压电特性,利用克里斯托夫方程计算了0～120℃范围内7个不同温度点的Ga3PO7的X、Y、Z切型传播角度为0°～ 180°的声表面波速度、机电耦合系数、能流角.结果表明,Z切型的Ga3PO7晶体受温度的影响较大,X和Y切型的温度稳定性相对Z切型较好,且这两种切型的SAW传播速度都与石英晶体相当.X切型中最佳传播角度情况下的机电耦合系数为0.532;,是石英晶体的2倍,而Y切型中最佳情况下的机电耦合系数可以达到1.041;,是石英晶体的4倍多.     

Sr3NbGa3Si2O14和Sr3TaGa3Si2O14压电晶体的声表面波特性研究

本文编程计算了Sr3NbGa3Si2O14(SNGS)和Sr3TaGa3Si2P14(STGS)压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角,与现有实验结果符合的很好.计算结果指出SNGS的(90°,90°,167.5°)、(0°,90°,0°)和(0°,0°,90°),STGS的(90°,90°,170°)和(0°,90°,0°)切型具有机电耦合系数大、能流角为零等优点,制作声表面器件可以优先考虑这些切型.     

CTAS和CNAS晶体的声表面波特性研究

本文计算了Ca3TaAl3Si2O14(CTAS)和Ca3NbAl3SiO14(CNAS)压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数.计算结果表明:CTAS和CNAS机电耦合系数最高可达1.04;,是石英晶体(最大0.3;)三倍多,而CTAS晶体的声表面波速度(最小值约为3070 m/s)比石英(最小值为3200 m/s)小4.0;.给出声表面波特性比较好的切型,为CTAS和CNAS的声表面波应用提供了理论依据.     

[001]c极化0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3单晶中声表面波传播特性

利用室温下弛豫铁电单晶0.93Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.07PbTiO3的材料参数,计算了[001]c极化PZN-7; PT晶体中的声表面波传播特性.结果表明,[001]c极化0.93Pb(Zn1/3Nb2/3) O3-0.07PbTiO3单晶具有明显优于传统压电材料的声表面波特性.0.93Pb(Zn1/3Nb2/3) O3-0.07PbTiO3单晶的声表面波特性随着传播方向发生明显的变化.综合考虑晶体的三种声表面波特性,发现Y切型晶体的综合声表面波性能最好,声表面波机电耦合系数k2值较大,能流角和声表面波自由表面相速度值较小,有望应用于下一代低频声表面波设备中.     

零声表面波频率温度系数方向的硅酸镓镧晶体生长

采用提拉法生长了高质量、大尺寸、结构完整的声表面波零温度系数切向LGS晶体.XRD图谱显示,生长的晶体为单一相LGS晶体,晶格常数为a=0.816274 nm,c=0.509253 nm,密度为5.7463 g/cm3.压电常数、介电常数、热膨胀性能等与传统方向生长的晶体一致.用此方向生长的LGS晶体制作声表面波频率温度性能优化的切片,只需要垂直生长方向进行切割,可以大大简化晶体的加工工艺、提高LGS晶体的利用率,节省材料成本.     

弛豫铁电0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶声表面波性能研究

随着信息技术的迅速发展,对声表面波器件的要求也进一步提高。为寻找性能更加优异的声表面波器件基底材料,本文利用分波解法对室温下[001]_c及[011]_c极化弛豫铁电0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波性能进行研究。利用[001]_c及[011]_c极化弛豫铁电0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的弹性、压电及介电性能参数,通过求解克里斯托弗方程计算了晶体声表面波相速度、机电耦合系数及能流角随传播角度的变换关系。结果表明,沿[011]_c方向极化的0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶声表面波性能要优于沿[001]_c极化的单晶。[011]_c极化0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波机电耦合系数显著高于沿[001]_c极化单晶。同时沿[011]_c极化0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波能流角的最大值也明显小于[001]_c极化单晶。因此,沿[011]_c方向极化的0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶兼具优异的声表面波性能及温度稳定性,更适合于实际应用。