一种可调带隙的声表面波器件制造技术

一种可调带隙的声表面波器件，包括压电薄膜、薄膜上的叉指电极和柔性声子晶体贴片，所述叉指电极位于薄膜的两侧，所述柔性声子晶体贴片位于薄膜的中部，所述柔性声子晶体贴片采用二维声子晶体，基体PDMS的硬度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而定量的达到人为控制声子晶体带隙的目的；通过改变声子晶体带隙实现调节声表面波器件的带隙。本发明专利技术能解决不重新制备也能调节声表面波器件的带隙的目的，从而降低实验成本。

A Surface Acoustic Wave Device with Adjustable Band Gap

【技术实现步骤摘要】
一种可调带隙的声表面波器件
本专利技术涉及一种声表面波器件
，尤其涉及一种可调带隙的声表面波器件结构.
技术介绍
声表面波(SurfaceAcousticWave,SAW)是沿着弹性固体表面或界面上传播的一种弹性波,声表面波器件则是利用声表面波来完成各种复杂信号处理的器件。声表面波器件，包括：声表面波滤波器、声表面波传感器等器件，在现代射频通信领域、温度及压力等传感信号检测领域得到了广泛的应用，但是常规声表面波器件存在着一旦制备完成则无法再次调整带隙的问题，如果得到的和实际需要的带隙范围有偏差则需要重新制备。
技术实现思路
为了克服已有声表面波器件的无法再次调整带隙的不足，本专利技术提供了一种有效实现再次调整带隙的可调带隙的声表面波器件。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调带隙的声表面波器件，包括压电薄膜、薄膜上的叉指电极和柔性声子晶体贴片，所述叉指电极位于薄膜的两侧，所述柔性声子晶体贴片位于薄膜的中部，所述柔性声子晶体贴片采用二维声子晶体，该声子晶体XY模式下的波动方程为：其中，ρ(r)为该材料的密度参数，λ(r),μ(r)分别为拉梅第一参数和拉梅第二参数，它们统称为材料参数；uxy(r,t)表示在位置矢量r下的位移函数，t表示时间分量，下标x、y表示位移，仅与x、y坐标有关；是矢量微分算符，是二阶矢量微分算符，也叫拉普拉斯算符；通过该公式得出基体PDMS的硬度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而定量的达到人为控制声子晶体带隙的目的；通过改变声子晶体带隙实现调节声表面波器件的带隙。进一步，所述的压电薄膜为氧化锌或氮化铝。所述的顶电极层由叉指换能器和反射栅组成。所述的二维声子晶体基体材料采用PDMS。所述的二维声子晶体散射体材料采用硅。本专利技术的技术构思为：通过改变柔性贴片的基体材料PDMS弹性模量从而获得需要的禁带范围。之所以选用PDMS，它有如下的优点:价格便宜,可大规模生产；制备容易,耗时短；容易封装；耐用性好,可重复使用；具有良好的生物适应性和气体通透性；良好的绝缘性和热学稳定性。另外,PDMS具有很好的柔性,还可以提供一个化学惰性的表面。制备PDMS过程中，调节烤箱中温度与时间参数将会制作出不同硬度的PDMS。由于不同的PDMS弹性模量，导致了基体不同的材料参数。改变了基体材料参数，达到定量改变声子晶体带隙。改变了声子晶体带隙，就达到调节声表面波器件的带隙的目的。本专利技术的有益效果主要表现在：能解决不重新制备也能调节声表面波器件的带隙的目的，从而降低实验成本。附图说明图1为一种可调带隙的声表面波器件结构简图。图2为实验用二维声子晶体结构示意图。图3为实验获得的能带结构及频散关系。图4为实验获得的PDMS配比浓度和应力应变曲线关系。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图4，一种可调带隙的声表面波器件，包括压电薄膜2、薄膜上的叉指电极1和柔性声子晶体贴片3，所述叉指电极1位于薄膜2的两侧，所述柔性声子晶体贴片3位于薄膜2的中部，所述柔性声子晶体贴片3采用二维声子晶体，该声子晶体XY模式下的波动方程为：其中，ρ(r)为该材料的密度参数，λ(r),μ(r)分别为拉梅第一参数和拉梅第二参数，它们统称为材料参数；uxy(r,t)表示在位置矢量r下的位移函数，t表示时间分量，下标x、y表示位移，仅与x、y坐标有关；是矢量微分算符，是二阶矢量微分算符，也叫拉普拉斯算符；通过该公式得出基体PDMS的硬度和二维周期结构排列下的声子晶体带隙之间的函数关系，从而定量的达到人为控制声子晶体带隙的目的；通过改变声子晶体带隙实现调节声表面波器件的带隙。进一步，所述的压电薄膜为氧化锌或氮化铝。所述的顶电极层由叉指换能器和反射栅组成。所述的二维声子晶体基体材料采用PDMS。所述的二维声子晶体散射体材料采用硅。参照图1，示出了可调带隙的声表面波器件的结构示意图，包括：压电薄膜1：采用氧化锌、氮化铝作为压电薄膜：采用磁控溅射的方法。置于压电薄膜上的叉指电极2：采用光刻加工成型。置于压电薄膜上的柔性声子晶体贴片3：采用二维声子晶体。如下图2所示其为实验用二维声子晶体结构示意图。实验取二维声子晶体的晶格常数a＝40um，散射体硅棒直径32um，厚度20un，基体PDMS。关于实验室制备PDMS的过程如下：1、计算配比溶液(1)主剂与硬化剂以质量比10：1比例混合均匀，根据需要的PDMS体积，分别计算出两种溶液的体积。2、配制混合液(1)量筒量好两种所需溶液(2)加入烧杯中，采用搅拌器均匀搅拌5min(3)倒入培养皿3、基体固化(1)真空脱泡：将培养皿放近真空室，抽泣20min(2)固化加热固化：真空脱泡后，将培养皿放置加热装置内，加热60至摄氏度60min。将容器与PDMS在水中剥离。贴敷在声表面波器件的基底上。图3所示，为通过COMSOL软件模拟后得到的能带结构。综上所述，通过制备不同硬度的PDMS来改变声子晶体的带隙，进而达到调节声表面波器件带隙的目的，且通过COMSOL软件仿真，结果证实可行。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调带隙的声表面波器件，其特征在于，所述器件包括压电薄膜、薄膜上的叉指电极和柔性声子晶体贴片，所述叉指电极位于薄膜的两侧，所述柔性声子晶体贴片位于薄膜的中部，所述柔性声子晶体贴片采用二维声子晶体，该声子晶体XY模式下的波动方程为：ρ(r)uxy(r,t)＝[λ(r)+μ(r)]▽▽·uxy(r,t)+μ(r)▽

【技术特征摘要】
1.一种可调带隙的声表面波器件，其特征在于，所述器件包括压电薄膜、薄膜上的叉指电极和柔性声子晶体贴片，所述叉指电极位于薄膜的两侧，所述柔性声子晶体贴片位于薄膜的中部，所述柔性声子晶体贴片采用二维声子晶体，该声子晶体XY模式下的波动方程为：ρ(r)uxy(r,t)＝[λ(r)+μ(r)]▽▽·uxy(r,t)+μ(r)▽2uxy(r,t)其中，ρ(r)为该材料的密度参数，λ(r),μ(r)分别为拉梅第一参数和拉梅第二参数，它们统称为材料参数；uxy(r,t)表示在位置矢量r下的位移函数，t表示时间分量，下标x、y表示位移，仅与x、y坐标有关；▽是矢量微分算符，▽2是二阶矢量微分算符，也叫...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸骏，吴化平，陈宇丹，刘振东，
申请(专利权)人：宁海县浙工大科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33