Способ определения знака полярнойОСи пьЕзОэлЕКТРиКА Советский патент 1981 года по МПК H03H3/02 H01L41/08 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА ПОЛЯРНОЙ ОСИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКА

I

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться при изготовлении пьезоэлектрических резонаторов, монолитных пьезоэлектрических фильтров, интегральных кварцевых генераторов, линий задержки и других пьезоэлектрических устройств.

Известен способ определения знака полярной оси пьезоэлектрика, при котором исследуемый образец пьезоэлектрика подвергают воздействию химических травителей и судят об ориентации полярной оси по характеру картин травления его противоположных граней 1.

Недостатками этого способа являются сложность и необходимость разрушения поверхности пьезоэлектрика.

Известен также способ определения знака полярной оси пьезоэлектрика, основанный на использовании электромагнитного излучения 2.

Недостатками этого способа являются сложность, длительность времени анализа экспериментальных результатов, возможность облучения обслуживающего персонала, кроме того, исследуемый образец становится непригодным для дальнейшего использования из-за нарушения целостности его поверхности.

Цель изобретения - упрощение способа и сохранение целостности исследуемого образца пьезоэлектрика.

Цель достигается тем, что в способе определения знака полярной оси пьезоэлектрика, исследуемый образец закрепляют на рабочей поверхности пьезоэлектрического звукопровфда линий задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с калиброванной полярной осью перпендикулярной направлению их распространения, подают высокочастотный сигнал и судят об ориентации полярной оси пьезоэлектрика по изменению

величин амплитуды и времени задержки ее выходного сигнала, при этом считают направления полярной оси исследуемого образца и звукопровода совпадающими, если эти величины уменьшаются, и противоположными, если они увеличиваются.

В соответствии с предлагаемым способом исследуемый образец пьезоэлектрика закрепляют на рабочей поверхности пьезоэлектрического звукопровода линий задержки

на ПАВ сдвигового типа. Для этого у исследуемого образца выбирают плоскость, перпендикулярную полярной оси, и вышлифовывают плоскую рабочую поверхность, перпендикулярную указанной плоскости. Направление полярной оси в пьезоэлектрическом звукопроводе предварительно калибруют, например, с помощью рентгеновских лучей. Исследуемый образец крепят на рабочей поверхности звукопровода с помощью тонкой акустической связки, например салола. Акустический контакт между исследуемым образцом и звукопроводом может осуществляться и без специальной акустической связки при условии достаточно сильного механического поджима их друг к другу. В осуществленной таким образом слоистой системе условия распространения сдвиговых ПАВ определяются взаимной ориентацией полярных осей, что определяет амплитуду и время прихода на приемный преобразователь задержанного импульса. Для осуществления способа на входной преобразователь линии задержки подают короткий высокочастотный импульс, а на приемном преобразователе фиксируют величины амплитуды А выходного сигнала и времени задержки t сигнала. Измерения этих величин проводят до присоединения исследуемого образца к звукопроводу (Aot to) и после присоединения в двух его положениях, различающихся ориентацией плоскости, перпендикулярной полярной оси (Afi t( HAaLti). Если полярные оси исследуемого образца и звукопровода имеют одинаковый знак, т. е. параллельны, то слоистая система является «монокристаллом, в котором может распространяться быстрая объемная цилиндрическая сдвиговая волна, скорость которой больше скорости ПАВ на свободной поверхности звукопровода. Эта волна возбуждается при падении ПАВ на границу раздела исследуемого образца и звукопровода, а уменьшается по мере- удаления от точки возбуждения. При ее падении, на границу на. выходе из системы возбуждается сдвиговая ПАВ, которую и фиксируют на выходном преобразователе в виде импульса с амплитудой А А(, и временем задержки t . Если полярные оси имеют разные знаки, т. е. антипараллельны, то вдоль границы раздела может распространиться медленная сдвиговая ПАВ, скорость которой равна скорости распространения ПАВ на металлизированной поверхности звукопровода. В этом случае время задержки t и амплитуда Аг высокочастотного импульса, больше, чем на свободной пбверхности. Увель1чение амплитуды регистрируемого сигнала А по сравнению с виличиной АО при наложении исследуемого образца связано с исключением больших потерь на трансформацию ПАВ при переходе со свободной поверхности звукопровода и обратно.

Пример. Проводится определение знака полярной оси в пьезоэлектрике LitlOi (иодат лития).

В образце известна плоскость, перпендикулярная его полярной оси. Перпендикулярно этой плоскости вышлифовывается плоская рабочая поверхность так, чтобы вдоль нее могла распространяться ПАВ. Дли на испытуемого образца 39,5 мм. Контрольный образец - звукопровод изготовлен также из пьезоэлектрика Li ЗОз длиной 48мм. Направление его полярной оси предварительно определено. На контрольном образце изготавливаются встречноштыревые преобразователи для возбуждения и регистрации ПАВ. Для уменьшения области

5 формирования на поверхность контрольного образца вблизи преобразователей напылена металлическая пленка -экраны формирования длиной по 4 мм. На входной преобразователь подается импульс длительностью 0,2 МКС на частоте 48 мгц. Длина открытого пространства составляет 39 мм. При указанной геометрии время задержки импульса в открытой линии задержки составило 17,88 МКС с амплитудой А, импульса на входе. Исследуемый образец прикрепляется рабочей поверхностью к контрольному образцу - звукопроводу с помощью акустической связки - салола толщиной менее 0,1 мм. Затем снова подается импульс на входной преобразователь линии, состоящей из составного пьезоэлектрика (контрольного образца и исследуемого образца), измеряются и амплитуда и время задержки. Амплитуда и время задержки импульса зависят от расположения образцов следующим образом. В первом случае амплитуда задержанного импульса составляет А, 0,2 АО, а время распространения 1 17,86 МКС. Далее исследуемый образец открепляется, поворачивается вокруг оси на 180° и вновь прикрепляется с помощью салола. После этого время задержки им° пульса .составляет t 18,82 мкс, а амплитуда ,8 АО. Таким образом, в первом случае полярные оси кристаллов параллельны и имеют одинаковый знак, во втором - антипараллельны и имеют разные знаки.

5 Предлагаемый способ прост для осуществления и обеспечивает сохранение це. лостности исследуемых образцов.

Формула изобретения

Способ определения знака полярной оси пьезоэлектрика, основанный на использовании электромагнитного излучения, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при сохранении целостности исследуемого образца пьезоэлектрика, исследуемый образец закрепляют на рабочей поверхности пьезоэлектрического звукопровода линии

задержки на поверхностных акустических волнах с калиброванной полярной осью, перпендикулярной направлению их распространения, подают высокочастотный сигнал и судят об ориентации полярной оси пьезоэлектрика по изменению величин амплитуды и времени задержки ее выходного сигнала, при этом считают направления полярной оси исследуемого образца

и звукопровода совпадающими, если эти величины уменьшаются, и противоположными, если они увеличиваются.

Источники информации, приняты во внимание при экспертизе

2.Там же, с. 303.