近相界鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛單晶薄層中蘭姆波傳播特性研究.pdf

1、本文對近相界鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛單晶薄層中蘭姆波傳播特性進行了研究。弛豫鐵電單晶以其優(yōu)異的壓電性能可能成為未來壓電材料的發(fā)展趨勢。近相界0.70Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.30PbTiO3(PMN-0.30PT)單晶具有優(yōu)越的壓電性能且組分均勻、電機性能穩(wěn)定，可能是下一代實用壓電材料的主要選擇。壓電材料的Z-切型薄層廣泛應(yīng)用在換能器和驅(qū)動器中。蘭姆波是固體薄層中傳播的聲導(dǎo)波。蘭姆波的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的無損定征擴展到生物傳感器、液體密度

2、傳感器和材料損傷的斷層成像。為選擇蘭姆波的合適模式做弛豫鐵電單晶的無損檢測或利用弛豫鐵電單晶中傳播的蘭姆波做傳感器再或者為濾除蘭姆波對聲表面波的干擾，需要深入研究這種特定材料中蘭姆波的傳播特性，其中最重要也是最基本的性質(zhì)是色散曲線。部分波理論適用于研究各向異性介質(zhì)中傳播的蘭姆波，已應(yīng)用許多年，被很好證實。極化后PMN-0.30PT單晶可以保持穩(wěn)定的宏觀極化狀態(tài)，具有宏觀4mm對稱性。由部分波理論推導(dǎo)得到在應(yīng)力自由、電學(xué)短路邊界條件下[0

3、01]極化PMN-0.30PT單晶Z-切型薄層中沿任意方向傳播蘭姆波的色散關(guān)系，通過數(shù)值解法得到相應(yīng)傳播方向蘭姆波的色散曲線。當沿[100]或[110]對稱方向傳播時，蘭姆波與水平剪切波（SH wave）解耦，蘭姆波同時具有沿波傳播方向和垂直于薄層表面方向的位移，SH波只具有平行于薄層表面方向的位移，兩類波都可分為對稱和反對稱模式，蘭姆波的對稱與反對稱模式多重交疊，SH波相速度在高頻極限趨近于準切變波波速。當傳播方向偏離對稱方向時，蘭姆