АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, предназначены для создания акустоэлектронных и акустооптич. устройств, использующих явления, возникающие при распространении упругих волн в среде (фотоупругость, пьезоэффект, акустоэлектрич. эффект и др.). Св-ва A.M., используемых в акусто-электронике, приведены в табл. 1-3. Обозначения в табл.: L - объемные продольные ультразвуковые волны, S - объемные сдвиговые, или поперечные, волны; К - коэф. электромех. связи, характеризующий эффективность преобразования электрич. энергии в упругую и обратно; F-скорость распространения звуковой волны; В-коэф. затухания ультразвука; в квадратных скобках-индексы Миллера для разл. кристаллографии, направлений ([100], [010] и [001]-направлен и я соотв. вдоль осей х, у и z; [110]-под углом 45° к осям х и у; [111]-вдоль пространственной диагонали куба).
Табл. 1.-СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ
|
Материал
|
Плотн., г/см3
|
к, %
|
е
|
V, м/с
|
Тип волны
|
Направление распространения волны
|
|
Диоксид кремния SiO2 (кварц)
|
2,65
|
13,7
|
4.58
|
3800
|
S
|
[010]
|
|
Ниобат лития
|
4,63
|
68,0
|
84,6
|
4800
|
S
|
[100]
|
|
LiNbO3
|
18,0
|
28,6
|
7330
|
L
|
[001]
|
|
|
Танталат лития
|
7,30
|
19,0
|
38,4
|
6160
|
L
|
[001]
|
|
LiTaO3
|
44,0
|
47,4
|
3360
|
S
|
[100]
|
|
|
Оксид цинка
|
5,64
|
28,2
|
11,0
|
6100
|
L
|
[001]
|
|
ZnO
Керамика на основе изердых р-ров состава Pb(Ti, Zr)O3 |
7,40
|
41,0
|
1100
|
3000
|
L
|
[001]
|
Т а б л. 2 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗВУКОПРОВОДОВ УСТРОЙСТВ, РАБОТАЮЩИХ
НА ОБЪЕМНЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛНАХ
|
Материал
|
Плотн.,
г/см3 |
У, м/с
|
В-1017, дБ/(мкc*Гц2)
|
Направление распространения волны
|
Направление смешения в звуковой волне
|
|
Хлорид натрия NaCl (монокристалл)
|
2,168
|
2460
|
0,22
|
[110]
|
[001]
|
|
Фторид лития LiF (монокристалл)
|
2,640
|
3620
|
1,23
|
[110]
|
[ПО]
|
|
Плавленый кварц
|
2,200
|
3760
|
0.71
|
—
|
—
|
|
Свинецсодержашее стекло
|
3,425
|
2740
|
21,1
|
—
|
—
|
Табл. 3. СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ ДЛЯ ЗВУКОПРОВОДОВ УСТРОЙСТВ, РАБОТАЮЩИХ
НА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛНАХ
|
Материал
|
V*, м/с
|
В-1017,
дБ/(мкс* Гц2) |
К, %
|
Температурный коэф. задержки ТКЗ*106,
к-1 |
Срез кристалла, направление распространения
звуковой волны
|
|
Диоксид кремния SiO2 (кварц)
|
3160
|
0,26
|
0,23
|
-24
|
(010), [100]
|
|
Ниобат лития LiNbO3
|
3490
|
0,107
|
4,5
|
94
|
(010), [001]
|
|
Танталат лития LiTaO3
|
3230
|
0,114
|
0,74
|
35
|
(010). [001]
|
|
Германат висмута Bi12Ge020
|
1710
|
0,164
|
1,7
|
128
|
(111), [110]
|
* Скорость волн Рэлея-поверхностных волн с направлением смещения, перпендикулярным граничной пов-сти.
Табл. 4.-СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ЗВУКОПРОВОДОВ АКУСТООПТИЧЕСКИХ
УСТРОЙСТВ
|
Материал
|
Плотн.,
г/см3 |
V, м/с
|
в*10-7,
дБ/(мкс*Гц2) |
М2*1015,
с3/кг |
Показатель преломления
|
мкм |
Свет
|
Звук
|
|||
мкм |
поляризация
|
тип волны
|
направление распространения волны*
|
||||||||
|
n0
|
пе
|
||||||||||
|
Плавленый кварц
|
2,200
|
5960 3760
|
0,71 0,33
|
1,56 0,46
|
1,46 1,46
|
—
|
0,2-4,5 0.2-4,5
|
0,63 0.63
|
1 || или 1
|
L S
|
—
|
|
Иодноватая к-та**
|
4,63
|
2890
|
0,29
|
39
|
—
|
—
|
0,3-1,8
|
0,63
|
[010]
|
L
|
[010]
|
НIO3 |
2440
|
—
|
86
|
—
|
—
|
0,3-1,8
|
0,63
|
[100]
|
L
|
[001]
|
|
|
Диоксид теллура
|
5,99
|
4200
|
0,42
|
34,5
|
2,259
|
2,412
|
0,35-5,0
|
0,63
|
[100]
|
L
|
[001]
|
|
ТеО2
|
617
|
из
|
793
|
2,259
|
2,412
|
0,35-5,0
|
0,63
|
Круговая
|
S
|
[ПО]
|
|
|
Ниобат лития
|
4,628
|
6550
|
0,012
|
27,4
|
2,29
|
2,20
|
0,4-4,5
|
0.63
|
II [001]
|
L
|
[100]
|
|
LiNb03
|
7330
|
0,025
|
6,4
|
2,29
|
2,20
|
0,4-4,5
|
0.63
|
1 [001]
|
L
|
[001]
|
|
|
Теллур
|
6,25
|
2200
|
0,44
|
4400
|
4,80
|
6,25
|
5-20
|
10,6
|
II [1120]
|
L
|
[1120]
|
* Совпадает с направлением смещения в звуковой волне. ** Главные значения показателя преломления: п. = 1,98, пь = 1,96, пе = 1,84.
Осн. элементы акустоэлектронных устройств, для изготовления к-рых используют А. м.,-преобразователи электрич. энергии в акустическую и наоборот, а также звукопроводы. Для возбуждения и приема объемных волн используют пьезоэлектрич. преобразователи на основе монокристаллов кварца, LiNbO3 и др.
Типичные A.M. для звукопроводов устройств, работающих на объемных волнах (т. наз. линий задержки), - монокристаллы NaCl и др. галогенидов щелочных металлов, кварца, гранатов, кварцевое стекло, а также спец. стекла, металлич. сплавы и др. материалы, характеризующиеся малым В. Для устройств, работающих на поверхностных акустич. волнах (полосовые фильтры, устройства акустич. памяти, корреляц. обработки и др.), используют пьезо-, сег-нетоэлектрики и полупроводники. Св-ва основных A.M. для этих устройств приведены в табл. 3. Перспективные материалы-LiIO3, LiTaO3, Bi12GeO20, Bi12SiO20, TeO2, пленки ZnO и A1N на сапфире.
A.M. вакустооптике предназначены для изготовления модуляторов, дефлекторов,
фильтров и др. устройств, работающих на основе взаимод. лазерного излучения
(электро-магн. волн) со звуковыми волнами. Эти материалы должны быть прозрачными
в соответствующей области оптич. спектра лазерного излучения. Осн. характеристики
этих материалов приведены в табл. 4. Обозначения в табл.: М2-акустооптич.
кач-во материала (M2 = pn6/pV3, где
р-упругооптич. постоянная, п-показатель преломления,
-плотн. материала); n0 и ne - показатели преломления
для обыкновенного (поляризованного в главной плоскости) и необыкновенного
(поляризованного перпендикулярно главной плоскости) лучей света в одноосных
кристаллах;
-диапазон прозрачности;
-длина
волны света; значки || и
обозначают поляризацию света соотв. вдоль и поперек направления распространения
звука.
Лит.: СмагинА.Г., Ярославекий М. М., Пьезоэлектричество кварца
и кварцевые резонаторы, М., 1970; Рябцев Н.Г., Материалы квантовой электроники,
М., 1972, с. 96-241, 274-379; Сыркий Л. Н., Пьезомагнитиая керамика, 2
изд., Л., 1980; Глозман И. А., Пьезокерамнка, 2 изд., М., 1972; Яффе В.,
Кук У., Яффе Г., Пьезоэлектрическая керамика, пер. с англ., М., 1974; Поверхностные
акустические волны, под ред. А. Олинера, пер. с англ., М., 1981, с. 270-358;
Акустические кристаллы. Справочник, под ред. М.П. Шаскольскон, М., 1982.,
В.
С. Бопдаренко, В. В. Чкалова.