A method for correction of elastic and piezoelectric constants of crystals using measured surface acoustic wave parameters

• Autorzy: Brzozowski E.

Warianty tytułu

PL

Metoda korekcji stałych elastycznych i piezoelektrycznych kryształów z wykorzystaniem zmierzonych parametrów akustycznych fal powierzchniowych

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Własności akustycznych fal powierzchniowych (AFP) w rysztale zależą od gęstości stałych elastycznych, piezoelektrycznych i dielektrycznych. Na podstawie danych z literatury obliczono parametry AFP w krysztale tlenoboranu neodymowo wapniowego [NdCa4O(BO3)3] w celu wyznaczenia orientacji optymalnych do korekcji stałych. Zmierzono prędkości i współczynniki sprzężenia elektromechanicznego AFP z wykorzystaniem linii opóźniających osadzonych na podłożach NdCa4O(BO3)3 o różnych orientacjach. Wyznaczono stałe dielektryczne z pomiaru przenikalności elektrycznych. Opracowano metodę korekcji stałych elastycznych i piezoelektrycznych wykorzystującą nieliniowy algorytm najmniejszych kwadratów i zmierzone parametry AFP. Przeprowadzono korekcję stałych elastycznych i piezoelektrycznych kryształu NdCa4O(BO3)3. Wykazano, że dla stałych skorygowanych różnice między zmierzonymi, a obliczonymi parametrami AFP są bardzo małe.

EN

Surface acoustic wave (SAW) properties of a crystal depend on the density, elastic, piezoelectric and dielectric constants.On the basis of literature data, calculations of SAW parameters in a neodymium calcium oxoborate [NdCa4O(BO3)3] crystal were carried out to evaluate orientations optimal for the correction of elastic and piezoelectric constants. SAW velocities and electromechanical coupling coefficients were measured using SAW delay lines deposited on differently oriented crystal substrates. Dielectric constants were determined from measured effective permittivities. Both a nonlinear least squares algorithm and a computer program for the correction of elastic and piezoelectric constants from measured SAW velocities and electromechanical coupling coefficients were developed. The correction of NdCa4O(BO3)3 elastic and piezoelectric constants was carried out. It was shown that for the corrected constants the differences between the measured and calculated SAW parameters are marginal.

Słowa kluczowe

PL

stałe elastyczne; stałe piezoelektryczne; stałe dielektryczne; akustyczna fala powierzchniowa

EN

elastic constants; piezoelectric constants; dielectric constants

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 39, nr 2
• Strony: 8--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., wykr

Twórcy

autor

Brzozowski E.

• Institute of Electronic Materials Technology, 133 Wolczynska Str., 01-919 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Nakao H., Nishida M., Shikida T., Shimizu H., Takeda H., Shiosaki T.: Growth and SAW properties of rare-earth calcium oxoborate crystals, J. Alloys Compod., 408-412, (2006) 582-585
• [2] Karaki T., Adachi M., Kuniyoshi Y: Evaluation of material constants in NdCa4O(BO3)3 piezoelectric single crystal, J. Electroceram., 21, (2008) 823-826
• [3] Yu R, Zhang S., Zhao X., Yuan D., Wang C.-M., Shrout T. R.: Characterization of neodymium calcium oxyborate piezoelectric crystal with monoclinic phase, Cryst. Growth Des., 10, (2010) 1871-1877
• [4] Brzozowski E., Soluch W.: SAW and pseudo SAW properties of NdCa4O(BO3)3 crystal, Electron. Lett., 44, (2008) 64-65
• [5] Kovacs G., Tratting G., Langer E.: Accurate determination of material constants of piezoelectric crystals from SAW velocity measurements, Proceedings of the IEEE Ultrasonics Symposium, Chicago, IL, USA, October 1988, 269-272
• [6] Campbell J., Jones W. R.: A method for estimating optimal crystal cuts and propagation directions for excitation of piezoelectric surface waves, IEEE Trans. Sonics Ultrason., SU-15, (1968) 209-217
• [7] Auld B.A.: Acoustic fields and waves in solids, John Wiley& Sons, New York, NY, USA, vol. 1, 1973
• [8] Soluch W: Design of SAW delay lines for sensors, Sens. Actuators. A, 67, (1998) 60-64
• [9] Engan H.: Surface acoustic wave multielectrode transducers, IEEE Trans. Sonics Ultrason., 22, (1975) 395-401
• [10] Hook R., Jeeves T.: Direct search solution of numerical and statistical problems, J. Assoc. Comp. Mach., 8, (1961) 221-229