بررسي كوپلينگ پيزوالكتريكي و آنيزتروپي بر انتشار امواج صوتي در بلوره صوتي ليتيوم نيوباته

Investigation of Piezoelectric Coupling and Anisotropy Effect on Acoustic Wave Propagation at LithiumNiobate Crystalloacoustic

سرعت صوت در اغلب مواد بستگي به الاستيسيته و چگالي مواد دارد، ولي بررسي انتشار امواج در بلوره‌هاي صوتي پيزوالكتريكي‌ به‌سبب آنيزتروپي و به‌ويژه كوپلينگ پيزوالكتريكي يك مسأله كاربردي مهم و چالش‌ برانگيز است. در اين مقاله با استفاده از حل تحليلي- عددي معادله كريستوفل اصلاح يافته، براساس مفهوم سرعت گروهي، اثر كوپلينگ پيزوالكتريكي و آنيزتروپي بر سرعت امواج صوتي (شبه طولي، شبه عرضي عمودي و شبه عرضي افقي) در ويفرهاي مختلف بلوره صوتي ليتيوم نيوباته (آنيزتروپي قوي) بررسي مي‌شود و با داده‌هاي آزمايشي تصديق مي‌شود و دامنه سرعت‌هايي كه اين بلوره صوتي مي‌تواند دارا باشد، تعيين مي‌شود. نتايج اين مطالعه براي طراحي فرامواد صوتي و بلورهاي فونوني و موجبرهاي پايه پيزوالكتريكي كاملاً اساسي است.

The acoustic wave velocity depends on elasticity and density at most materials, but because of anisotropy and especially piezoelectric coupling effect, the acoustic wave propagation at piezoelectric based crystalloacoustic materials, is an applied and challenging problem. In this paper, using modified Christoffel's equation based on group velocity concept, the effect of anisotropy and piezoelectric coupling at different wafers of lithium niobate crystalloacoustic (strong anisotropy) on acoustic wave velocity (semi-longitudinal, semi-vertical transverse wave and semi-horizontal transverse wave) is investigated, and validated by experimental data. Then, the acoustic wave velocity ranges that can be supported are determined. The result of this study can be essential at acoustic metamaterials design, Phononic crystal and piezoelectric based wave-guides.