聲子晶體設(shè)計仿真及其在聲表面波器件中的應(yīng)用.pdf

1、壓電聲學(xué)芯片有著高速和低功耗兩大優(yōu)勢，所以在射頻信號處理方面有很大的研究價值。其中，以聲表面波（SAW）技術(shù)為基礎(chǔ)的SAW器件，它的基本單元——叉指換能器（IDT），可近似看做一維壓電聲子晶體（PnC）。一維壓電PnC的帶隙特性表現(xiàn)為聲表面波的禁帶分布，而二維壓電PnC具有更豐富帶隙的分布，因此處理射頻信號方面具有更加巨大的應(yīng)用潛力。
　　本文將二維壓電PnC應(yīng)用于傳統(tǒng)的SAW器件上，對現(xiàn)有的傳統(tǒng)SAW器件性能進(jìn)行優(yōu)化，對此展開了

2、如下的工作：
　　首先，介紹了聲表面波和仿真方法，用轉(zhuǎn)移矩陣法、時域有限差分法、有限元法對一維PnC的帶隙變化的規(guī)律進(jìn)行了研究，由于叉指換能器可看作一維壓電PnC，因此根據(jù)這些規(guī)律設(shè)計了中心頻率在1GHz附近的叉指換能器結(jié)構(gòu)，并用有限元法計算繪制了S曲線。
　　其次，以平面波展開法展開彈性波的波動方程，將得到的本征方程結(jié)合二維PnC的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計算，初步得到二維PnC的帶隙分布，并對影響能帶結(jié)構(gòu)的一些因素進(jìn)行了細(xì)致的分析。然

3、后計入點陣、襯底厚度的影響，用有限元法計算繪制了二維壓電PnC的S曲線，利用前面分析的規(guī)律對二維壓電PnC的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計和優(yōu)化，最終得到了禁帶范圍在480~820MHz和960~1660MHz的二維壓電PnC。
　　最后，將二維PnC和叉指換能器結(jié)合，即在叉指上鍍一層點陣，得到新的復(fù)合換能器結(jié)構(gòu)，然后與普通的叉指換能器組成延遲線結(jié)構(gòu)，得到具有選頻阻帶的SAW器件，該結(jié)果可應(yīng)用到高性能的聲表面波器件中。將二維壓電PnC與延遲線結(jié)構(gòu)