Электростатика

фундаментальным эффектом
, 
лежащим в основе приборов акустоэлектроники.
В акустооптических средах акустические и электромаг-
нитные волны параметрически связаны 
упругооптическим эф-
фектом.
Упругая акустическая волна индуцирует изменение 
показателя преломления. Это позволяет сформировать динами-
ческие неоднородности в виде оптических неоднородностей по 
показателю преломления (фазовые решетки), распространяю-
щихся вслед за акустической волной. Свет дифрагирует на та-
ких регулярных динамических неоднородностях оптической 
природы. 
Акустическая волна в пьезомагнитной среде (антиферро-
магнетиках) порождает 
магнитоупругие волны
, которые явля-
ются еще одним типом динамических неоднородностей в аку-
стоэлектронике. 
2.1.2. Континуальные среды 
Континуальными средами
функциональной акустоэлек-
троники являются твердотельные материалы: пьезоэлектрики, 
пьезополупроводники, сложные слоистые среды. Выбор конти-
нуальных сред определяется природой используемых динами-
ческих неоднородностей. Основные требования к этим мате-
риалам сводятся к минимизации уровня потерь для распростра-
нения динамических неоднородностеи акустической или иной 
природы, а также к максимальной температурной стабильности. 
Другие требования к среде диктуются функциональным назна-
чением прибора, технологией его производства. Распростране-
ние волны в твердом теле сопряжено с локальной деформацией 
среды. Динамические неоднородности акустической природы 
определенными соотношениями связаны с динамическими не-
однородностями электрической природы, и наоборот. 

---

37 
В настоящее время известно более 1500 веществ, обла-
дающих пьезоэлектрическими свойствами. Охарактеризуем 
только некоторые из них.
Классическими материалами являются пьезоэлектриче-
ские монокристаллы. Наиболее широко известный кристалл - 
кварц, представляющий собой кристаллическую модификацию 
безводного диоксида кремния SiО
2
. Наряду с природными кри-
сталлами используются и синтетические, превосходящие при-
родные по однородности, размерам, а также по стоимости изго-
товленных из них изделий. Определенные срезы кварца харак-
теризуются своими параметрами и используются в различных 
устройствах.
Кристаллы ниобата лития (LiNbО
3
) и танталата лития 
(LiTaО
3
) обладают более высоким, чем кварц пьезомодулями и 
коэффициентами электромеханической связи. Во многих облас-
тях приборостроения эти кристаллы вытеснили кварц, особенно 
в СВЧ-технике. 
Пьезополупроводники (CdS, ZnS, ZnO) используются для 
пленочных преобразователей электромагнитных колебаний 
вплоть до СВЧ-диапазона. Технология их получения довольно 
хорошо отработана, и можно изготовить пленки с заданной 
симметрией. 
Определенный интерес представляют такие пьезополу-
проводники, как селениды металлов (CdSe), арсенид галлия 
(GaAs), антимонид индия (InSb), а также кристаллы иодата ли-
тия (LiJО
3
) и калия (KJО
3
), германата висмута (Bi
12
GeO
20
). 
Широкое распространение получили промышленные пье-
зокерамические материалы, как правило, представляющие со-
бой твердые растворы. Свойства таких материалов задаются пу-
тем подбора соотношений компонентов, введением модифици-
рованных добавок, а также технологией их изготовления.
К пьезокерамическим материалам относятся титанат бария 
(ВаТiО
3
), титанат свинца (РbТiО
3
), ЦТС [Pb(Zr
0,53
Ti
0,47
)О
3
] и др. 
Добавки, вводимые, например, в ЦТС, расширяют двухфазную 

---

38 
область составов и усиливают нужные свойства пьезокерамики. 
Модификацию пьезокерамики можно осуществить в широком 
диапазоне свойств за счет введения добавок со скомпенсиро-
ванной валентностью, другими словами, набора оксидов соот-
ветствующего перовскитному соединению. 
Следует особо подчеркнуть, что поверхность используе-
мых в акустоэлектронике континуальных сред должна быть 
тщательно обработана. Это диктуется тем, что звукопровод 
расположен в приповерхностном слое, и тщательная полировка 
поверхности позволит снизить рассеяние звука и избежать по-
мех.
Анизотропность кристаллов приводит к резкой зависимо-
сти скорости распространения ПАВ от направления среза. По-
этому срезы необходимо выбирать так, чтобы добиться выпол-
нения условия коллинеарности векторов фазовой и групповой 
скоростей. 
Континуальные среды могут проявлять нелинейные свой-
ства. Такая ситуация реализует при достаточно больших сме-
щениях частиц в акустических волнах. Главным проявлением 
нелинейности среды является нарушение принципа суперпози-
ции волн и, следствие, появление комбинационных частот ко-
лебаний (
1
2
).
Нелинейность пьезоэлектрических сред порождает еще 
один эффект. Он связан с тем, что акустическая волна сопрово-
ждается волнами зарядовой плотности (электрического поля), и 
при достаточно больших амплитудах электрических полей тоже 
возникают нелинейные явления. Этот эффект получил название