TeO2/36°Y-X LiTaO3结构上零温度系数Sezawa波特性的实验研究

理论计算和实验结果都表明，非晶态TeO2/36° Y-X LiTaO3复合结构上的Sezawa波，具有和ST石英相媲美的温度稳定性，还具有比单晶材料高得多的机电耦合系数等优良特性。Sezawa波在两种材料的界面附近传播，受外界影响小。因此，利用它制作的器件比传统声表面波器件更稳定可靠；这种材料还允许和更适合无封装器件和晶片级封装，从而有利于器件的小型化。. 本课题首先理论研究了TeO2/36° Y-X LiTaO3结构上叉指换能器的激发效率、激发模式问题。除了温度特性,传统线性理论对层状基板上表面波传播特性都能给出准确分析。当温度发生变化时，媒质会发生热胀冷缩，从而引起尺寸的改变。对于层状媒质而言，由于各层热膨胀系数不同导致媒质无法自由伸缩。因此，当考虑TeO2/36° Y-X LiTaO3结构上Sezawa波的温度特性时,线性理论将变得不严格,有时甚至会得到错误的结果。我们借鉴P.C.Y.Lee等的形变媒质上小振幅声波理论对层状结构上声表面波温度特性进行严格分析。P.C.Y. Lee等针对石英基板上的体波进行了分析。由于石英的机电耦合系数非常小，他们忽略了压电性。而LiTaO3的压电性比石英要强很多，必须加以考虑。我们把他们的理论加以推广使之能够处理大机电耦合系数的压电材料并推导了相关声表面波的公式。为了验证理论的有效性，我们分析了石英基板上声表面波的温度特性。其结果和以前的结果符合得很好，说明了方法的有效性。由于该方法的一般性，只要具备了适用于形变媒质上小振幅声波理论的LiTaO3和TeO2材料常数温度系数，就能够用它来严格地分析层状基板上声表面波的温度特性了。. 我们实验研究了非晶态TeO2膜的生长。在生长过程中，发现轻微的工作气压变化，对薄膜整体质量影响不是很严重。X 射线衍射分析显示在钽酸锂基板上生长的TeO2 薄膜，没有反射峰，说明它们本质上都是非晶态膜。. 我们通过双延迟法测量TeO2/36°Y-X LiTaO3结构上Sezawa波的声速并计算温度延迟系数（TCD）。Sezawa波声速随着膜厚的增加会下降。大概在kh(归一化膜厚)=0.275处，可以实现零TCD。和计算值kh=0.1相比，需要的膜厚厚了很多。但和SiO2膜（kh=1.8）相比，所需膜厚还是薄了很多。因此，利用TeO2膜作为温度补偿层更容易实现。