Б.Д. Зайцев – д.ф.-м.н., профессор, зав. лабораторией физической акустики, 

Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

E-mail: zai-boris@yandex.ru

А.А. Теплых – к.ф.-м.н., ст. науч. сотрудник, лаборатория физической акустики, 

Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: teplykhaa@mail.ru

Теоретически проанализированы все типы акустических волн, которые возбуждаются в пьезоэлектрическом резонаторе с поперечным электрическим полем на основе пластин ниобата лития с различной кристаллографической ориентацией. Показано, что помимо основной объемной моды, генерируемой поперечной компонентой электрического поля существует паразитные акустические волны, к которым относятся антисимметричные волны Лэмба и волны с поперечно-горизонтальной поляризацией. Отмечено, что эти волны распространяются вдоль поверхности пластины, переотражаются от ее боковых граней и ухудшают резонансные свойства резонатора. Для их подавления предложено использовать поглощающее покрытие, нанесенное на определенную часть резонатора. Отмечено также, что существуют паразитные объемные волны, которые возбуждаются нормальными компонентами электрического поля и распространяются вдоль нормали к поверхности пластины. Для подавления этих волн предложено использовать пространственное разнесение источника ВЧ электрического поля и резонирующей пластины.

1. Hu Y., French L.A., Radecsky K., Jr., Pereira da Cunha M., Millard P., Vetelino J.F. A lateral field excited liquid acoustic wave sensor // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Control. 2004. V. 51. P. 1373−1379.
2. York C., French L.A., Millard P., Vetelino J.F. A lateral field excited acoustic wave biosensor // Proc. of 2005 IEEE Ultrasonics Symposium. 2005. P. 44−49.
3. McCann J.M., Sgambato K., McCann D.F., Vetelino J. Acoustic mode behavior in lateral field excited sensors // Proc. of 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 645−648.
4. Leblois T.G., Tellier C.R. Design of new lateral field excitation langasite resonant sensors // Proc. of 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 2672−2675.
5. Andle J.C., Haskell R., Chap M., Stevens D. Improved substrate selection for lateral field TSM sensors // Proc. of 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 649−654.
6. McCann D.F., McCann J.M., Parks J.M., Frankel D.J., Pereira da Cunha M., Vetelino J.F. A lateral-field-excited LiTaO3 high frequency bulk acoustic wave sensor // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Control. 2009. V. 56. P. 779−787.
7. Zhang Z., Wang W., Ma T., Zhang C., Feng G. Pseudo-LFE sensors with different electrode configurations on X-cut LiNbO3 // Proc. of 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium. 2009. P. 655−658.
8. Zuo C., Van der Spiegel J., Piazza G. 1.05-GHz CMOS oscillator based on lateral-field-excited piezoelectric AlN contour-mode MEMS resonators // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel., and Freq. Control. 2010. V. 57. P. 82−87.
9. Hempel U., Lucklum R., Hauptmann P.R., EerNisse E.P., Puccio D., Fernandez Diaz R. Quarts crystal resonator sensor under lateral field excitation - a theoretical and experimental analysis // Measurement Science and Technology. 2008. V. 19. P. 1−11.
10. Зайцев Б.Д., Кузнецова И.Е. Шихабудинов А.М., Васильев А.А. Новый способ подавления паразитных мод в пьезоэлектрическом резонаторе с поперечным электрическим полем // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. С. 27−34.
11. Ma T., Wang J., Du J., Yuan L., Qian Z., Zhang Z., Zhang C. Lateral-field-excited bulk acoustic wave sensors on langasite working on different operation modes // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel. and Freq. Control. 2013. V. 60. P. 864−867.
12. Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E., Shikhabudinov A.M., Ignatov O.V., Guliy O.I. Biological Sensor Based on a Lateral Electric Field Excited Resonator // IEEE Trans. on Ultrason., Ferroel., and Freq. Control. 2012. V. 59. P. 963−969.
13. Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E., Shikhabudinov A.M., Teplykh A.A., Borodina I.A. The Study of Piezoelectric Lateral - Electric - Field - Excited Resonator // IEEE Trans. on Ultrason. Ferroel. and Freq. Control. 2014. V. 61. P. 166−172.
14. Zaitsev B.D., Shikhabudinov A.M., Teplykh A.A., Kuznetsova I.E. Liquid sensor based on a piezoelectric lateral electric field-excited resonator // Ultrasonics. 2015. № 63. P. 179−183.
15. Borodina I.A., Zaitsev B.D., Teplykh A.A., Shikhabudinov A.M., Kuznetsova I.E. Array of piezoelectric lateral electric field excited resonatots // Ultrasonics. 2015. № 62. P. 200−202.
16. Zaitsev B.D., Shikhabudinov A.M., Borodina I.A., Teplykh A.A., Kuznetsova I.E. Composite Lateral Electric Field Excited Piezoelectric Resonator // Ultrasonics. 2017. V. 73. P. 125−129.
17. Ballato A. Extended Christoffel-Bechmann elastic wave formalism for piezoelectric, dielectric media // Proc. of 2000 IEEE/EIA International Frequency Control Symposium and Exhibition. 2000. P. 340−344.
18. Dieulesaint E., Doyer D. Elastic Waves in Solids I, Free and Guided Propagation. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2000.
19. Teplykh A.A., Zaitsev B.D., Kuznetsova I.E. Numerical model of piezoelectric lateral electric field excited resonator // Sensors&Transducers Journ. 2015. V. 184. P. 60−65.