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.     

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.     

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.     

CNGS和CTGS新型压电晶体的声表面波特性研究

本文计算了CNGS和CTGS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,并与LGS晶体进行了比较,计算结果表明了CNGS和CTGS同LGS一样,同样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,同时总结出声表面波特性比较好的切型,为CNGS和CTGS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.     

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.     

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.     

[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.     

PMN-0.33PT晶体单模切割方向的研究

采用数值计算的方法研究了PMN-0.33PT晶体的单模切割方向.通过求解绕X,Y,Z轴旋转的压电增劲克里斯托弗方程,计算出了晶体的单模切割方向以及该方向的机电耦合系数和偏振态.结果表明,PMN-0.33PT晶体只有一个可用切向即Z切.该切向可获得理想的纯纵模,机电耦合系数为0.469,波速为5217.5 m/s.该研究结果对PMN-0.33PT晶体在压电换能器中的应用有理论指导作用.     

沿[001]c方向极化PZN-xPT单晶的声表面波性能

利用半波解法对三方相、四方相及准同型相界附近,沿[001]c方向极化(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3晶体的声表面波传播特性进行了对比研究.结果表明,位于准同型相界附近的0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体的声表面波性能明显优于三方相0.955Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.045PbTiO3和四方相0.88Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.12PbTiO3晶体.具有复杂工程畴结构的0.92Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体声表面波机电耦合系数显著高于四方相晶体.同时0.92Pb(Zn1/3 Nb2/3)O3-0.08PbTiO3晶体具有相对较小的声表面波相速度和能流角.因此,该晶体适合制作机电性能优越的声表面波器件.