考虑旋转效应的压电半导体层状结构中的广义Rayleigh波

发布时间：2025-06-28 01:55

　　声表面波在传播过程中由于结构自身旋转而产生的陀螺效应会导致波传播特性发生改变。压电半导体材料由于同时具有压电效应和半导体特性而被逐渐用于制造各类功能不同的声表面波器件。本文研究了考虑旋转效应时不同压电半导体结构中广义Rayleigh波的传播特性,主要包括三部分内容:第一,研究了旋转的压电半导体半空间中的广义Rayleigh波。建立压电半导体半空间模型并考虑结构绕固定轴旋转,基于弹性动力学和压电半导体理论,建立并且推导得到了以位移函数、电势函数和扰动载流子浓度函数表示的波动场控制方程组。结合波函数试探解和边界条件得到关于波速和波数的频散方程。选取了最小模值逼近法对该频散方程进行数值求解,研究结果表明:广义Rayleigh波的相速度与衰减在计算范围内都与旋转角速度呈近似线性关系,在不同电学边界下旋转使波的衰减情况发生变化,并且外加偏置电场能够小幅度改变旋转对相速度以及衰减的影响程度。第二,建立更贴近实际应用的压电半导体层状结构模型,选取压电半导体材料和弹性材料作为覆盖层和基底,并将弹性基底视作半空间结构。分别推导了覆盖层和弹性基底的场控制方程组并求解。数值结果表明广义Rayleigh波的相速...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1微机械陀螺工作原理示意图

1绪论3能较高的陀螺仪，其中包括了光纤陀螺、激光陀螺以及微机械陀螺等。在航空航天、汽车工业、手机制造等行业都需要大量的角速度传感器，因此对于陀螺仪提出了小体积、低成本、高性能等要求。而随着MEMS技术（微机械系统）的发展很好的解决了这一问题，微机械陀螺仪也一度成为科学家们的研究热....

图2-1旋转压电半导体半空间Fig.2-1Rotationpiezoelectricsemiconductorhalfspace

?匝沟绨氲继宀牧现械牡?性波传播的问题还未有相关的研究。本章研究了在考虑旋转效应的压电半导体半空间中，旋转角速度对于波传播的相速度、群速度以及阻尼系数等特性的影响程度。对模型施加沿不同方向和不同大小的直流偏置电场，并讨论了外加偏置电场对波传播的相速度以及衰减的影响情况。通过数值算....

图2-2(a)电学开路Fig.2-2(a)Electricallyopencase

2旋转对压电半导体半空间中广义Rayleigh波的影响15图2-2(a)电学开路图2-2(b)电学短路Fig.2-2(a)ElectricallyopencaseFig.2-2(b)Electricallyshortedcase图2-2不同旋转角速度下电学开路和电学短路时广义Ra....

图2-2(b)电学短路

2旋转对压电半导体半空间中广义Rayleigh波的影响15图2-2(a)电学开路图2-2(b)电学短路Fig.2-2(a)ElectricallyopencaseFig.2-2(b)Electricallyshortedcase图2-2不同旋转角速度下电学开路和电学短路时广义Ra....

本文编号：4054235