本书系统地介绍了声表面波压电与叉指换能器材料、各种声表面波器件设计及其制备工艺。全书共6章。第1章介绍声表面波技术的原理与发展历程、声表面波器件的特点与应用。第2章介绍声表面波器件用的各类压电材料压电单晶、压电陶资以及压电薄膜的制备、性能与特点，重点介绍氧化钵压电薄膜材料制备与改性。第3章阐述叉指换能器的设计理论与叉指换能器材料。第4章介绍多层薄膜声表面波器件的理论设计和具体实例。第5章介绍声表面波滤波器、延迟线、谐振器和传感器的特点与设计。第6章介绍声表面波器件的制备工艺及其表征方法。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 声表面波基础 1
1.1.1 声表面波器件的基本结构和工作原理 1
1.1.2 声表面波的激励和传播 2
1.2 声表面波器件的特点 7
1.3 声表面波器件的发展 9
1.3.1 声表面波理论和器件的发展 9
1.3.2 声表面波叉指换能器理论和设计的发展 12
1.3.3 声表面波压电材料的发展 14
1.3.4 声表面波器件制造和封装技术的发展 16
参考文献 18
第2章 声表面波压电材料 20
2.1 声表面波压电材料概论 20
2.1.1 压电性基础 20
2.1.2 声表面波压电材料的重要参数 23
2.1.3 声表面波压电材料的一般要求 25
2.2 压电单晶材料 26
2.2.1 压电单晶材料的制备和切割 27
2.2.2 石英 38
2.2.3 钽酸锂 42
2.2.4 铌酸锂 45
2.2.5 四硼酸锂 50
2.2.6 锗酸铋与硅酸铋 55
2.2.7 硅酸镓镧系列压电单晶材料 56
2.2.8 其他压电单晶材料 63
2.3 压电陶瓷材料 67
2.3.1 压电陶瓷材料的特点 68
2.3.2 锆钛酸铅系列压电陶瓷材料 71
2.3.3 压电陶瓷材料制备技术 75
2.4 压电薄膜材料 78
2.4.1 压电薄膜材料的特点 78
2.4.2 压电薄膜材料的制备 80
2.4.3 压电薄膜材料的质量评价 85
2.4.4 氧化锌压电薄膜材料 95
2.4.5 氮化铝和氮化镓压电薄膜材料 127
2.4.6 铌酸锂和钽酸锂压电薄膜材料 138
2.4.7 铌酸钾和五氧化二钽压电薄膜材料 142
2.4.8 锆钛铅酸系列压电薄膜材料 144
参考文献 145
第3章 叉指换能器设计理论和叉指换能器材料 156
3.1 叉指换能器基本原理与特性 156
3.1.1 工作原理 157
3.1.2 静电特性 158
3.1.3 离散源近似 162
3.1.4 频响特性 163
3.1.5 脉冲响应 165
3.1.6 阻抗特性 168
3.1.7 加权换能器 170
3.2 二阶效应 171
3.2.1 声电再生 172
3.2.2 波速变化 172
3.2.3 电极反射 175
3.2.4 体声波辐射 179
3.2.5 传播损耗 182
3.2.6 薄膜电极电阻 182
3.3 声表面波叉指换能器材料 183
3.3.1 纯铝叉指换能器薄膜材料的结构与性能优化 184
3.3.2 含过渡层的叉指换能器材料 193
3.3.3 离子束辅助沉积优化叉指换能器材料 198
3.3.4 微合金化和复合结构的叉指换能器材料 209
3.3.5 其他叉指换能器材料 214
参考文献 214
第4章 压电多层膜结构声表面波器件 220
4.1 压电多层介质的声表面波场理论 220
4.1.1 坐标变换 221
4.1.2 压电耦合波动方程的矩阵形式 222
4.1.3 声平面谐波 223
4.1.4 传递矩阵 224
4.1.5 刚度矩阵 225
4.1.6 频散方程 227
4.1.7 声表面波振幅 229
4.2 压电薄膜/半无限基底多层介质的声表面波特性分析 230
4.2.1 声表面波的激励方式 230
4.2.2 有效介电常数 231
4.2.3 计算举例 235
4.2.4 压电多层介质的计算及参量的选择 241
4.3 压电多层膜结构声表面波器件设计模型与方法 244
4.3.1 色散δ函数模型 245
4.3.2 有效介电常数模型 246
4.3.3 耦合模(COM)模型 252
参考文献 266
第5章 各类声表面波器件及其设计方法 271
5.1 声表面波滤波器 272
5.1.1 声表面波滤波器的基本原理 274
5.1.2 声表面波滤波器的设计方法 276
5.1.3 射频声表面波滤波器设计与实例 286
5.1.4 声表面波滤波器的二阶效应和匹配网络 296
5.2 声表面波谐振器 301
5.2.1 声表面波谐振器的基本原理 301
5.2.2 声表面波谐振器的设计方法 305
5.2.3 声表面波谐振器的模拟 306
5.3 声表面波延迟线 310
5.3.1 声表面波延迟线的工作原理 311
5.3.2 声表面波延迟线的设计和技术参数 312
5.3.3 声表面波色散延迟线 315
5.4 声表面波卷积器 319
5.4.1 声表面波卷积器的基本原理 320
5.4.2 声表面波卷积器的设计方法 322
5.4.3 单片型波导声表面波卷积器 324
5.5 声表面波传感器 327
5.5.1 声表面波压力传感器 327
5.5.2 声表面波加速度传感器 329
5.5.3 声表面波气体传感器 330
5.5.4 声表面波流量传感器 343
5.5.5 声表面波化学和生物传感器 344
参考文献 345
第6章 声表面波器件的制备及表征 349
6.1 声表面波器件的制备工艺 349
6.1.1 前期衬底预处理 350
6.1.2 金属叉指换能器图形的制作 354
6.1.3 声表面波器件的后续工艺 382
6.2 声表面波器件的性能测试 387
6.2.1 器件生产过程中在片测试 387
6.2.2 声表面波器件的参数测试 391
6.3 展望 396
参考文献 399
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