Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

Нелинейные поверхностные акустические волны в твердых телах

Диссертация

Автор: Ломоносов, Алексей Михайлович

Заглавие: Нелинейные поверхностные акустические волны в твердых телах

Справка об оригинале: Ломоносов, Алексей Михайлович. Нелинейные поверхностные акустические волны в твердых телах : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.00.00 Б.м., Б.г. 110 c. : 61 04-1/498

Физическое описание: 110 стр.

Выходные данные: Б.м., Б.г.






Содержание:

Глава Лазерное возбуждение и регистрация ПАВ Импульсная лазерная генерация широкополосных ПАВ Термоупругий режим • Абляционные источники Новый метод возбуждения ПАВ Лазерное детектирование ПАВ Метод отклонения зондирующего луча (ОЗЛ)
Глава Решение линейной задачи для ПАВ
Глава Эволюционное уравнение для нелинейных ПАВ
Глава Нелинейные ПАВ в изотропных средах
Глава Нелинейные ПАВ в кристаллическом кремнии Исследование (111) поверхности кремния <] 12> и эквивалентные направления Преобразование линейных собственных значений <011> и эквивалентные направления Исследование (001) поверхности кремния
1сследование (011) поверхности кремния
Глава Солитонное распространение ПАВ
Глава IIАВ-индуцированное разрушение • Трещины на поверхности (111) кремния • Трещины в изотропном плавленом кварце

Введение:
Поверхностные акустические волны (ПАВ) - это класс упругих волн, который распространяются вдоль границы двух упругих сред, по крайней мере одна из ко1орых является твердым телом. В зависимости от типа границы, ПАВ в однородных изотропных полупространствах классифицируются как Рэлеевские волны на границе твердое тело - вакуум, волны Стоили на границе двух твердых тел с различными акустическими параметрами, или BOJn-ibi Шолги, которые существуют на границе твердое тело - жидкость. Для всех этих классов общим является то, что акустическое движение локализовано вблизи границы раздела сред, и затухает экспоненциально при удалении от границы. В данной работе рассматриваются только ПАВ Рэлеевского типа (и обобщенHOIO Рэлеевского типа для анизотропных сред).В изотропных твердых телах траектории частиц в монохроматической 1JAB лежат в сагитт^альной плоскости и имеют эллиптическую форму. Поэтому ПАВ можно представить в виде суперпозиции продольной и гюнеречной волн.Только комбинация двух таких волн может удовлетворять граничным условиям на свободной поверхности, при которых все компоненты напряжения, приложенные к элементу поверхности, должны равняться нулю. В Главе 2 показано, как ПАВ конструируется из парциальных волн. Уравнения, описывающие ПАВ, довольно сложны, и могут быть решены аналитически только в некоторых частных случаев. Поэтому большинство исследований ПАВ бьип-! проведены не ранее шестидесятых годов, когда стали достугпными компьютеры.С эгого времени ПАВ широко исследовались численными методами для многих типов изотропнььх тел и в кристаллах. Анизотропия кристаллов приводит к появлению новых свойств ПАВ. Волновое движение более не обязатс]пл10 01'раничено сагиттальной плоскостью, и в общем случае ПА\В сгановимся трехмерной. При определенной ориентации свободной поверхности крис1алла поверхностные волны Рэлеевского типа не существуют, так как их затухание вглубь не является чисто экспоненциальным, а имеет осциллирующую компоненту. Фазовая скорость ПАВ в кристалле зависит от направления распространения, что приводит к отклонению вектора групповой скорости от волнового вектора. В этом случае пучок ПАВ распространяется в направлении, которое не перпендикулярно фазовому фронту. В этом случае 1 lAli классифицируется как волна обобщенного Рэлеевского типа.На распространение ПАВ конечной амплитуды оказывает влияние нелинейность упругости среды. Профиль волны испытывает постепенное искажение, что может привести к формированию ударного фронта. Заметим, что в случае объемных волн сингулярность имеет место для ускорения частиц, а в ударной поверхностной волне - для скорости, т.е. ударный фронт ПАВ более резкий. Нелинейные искажения волны можно легко отличить от искажений изза дисперсии или дифракции, так как только нелинейные искажения изменяют частотный спектр волны. Исходно монохроматическая волна, например, обогащается кратными гармониками, а если спектр короткого широкополосного импульса расширяется в обоих направлениях.Ранние эксперименты по нелинейным эффектам в ПАВ проводились с использованием встречно-штыревых преобразователей для возбуждения одночастотиой ПАВ в пьезоэлектриках, например в кристаллах LiNbOa или кварца [1,2]. В этих работах измерялась вторая гармоника волны. Наблюдение третьей и высших гармоник было ограничено из=за применявшегося метода возбуждения. Дальнейшее повышение подводимой электрической мощности вызывaJЮ нагрев образце и термическое разрушение электродов или самого кристалла.11овьи''| метод лазерной генерации ПАВ, разработанный в данной диссертации, позволяет достичь гораздо более высоких амплитуд ПАВ, которые ограничены только механической прочностью материала образца, с числами Маха (или деформациями) порядка 10" . В этом случае в волне происходит эффективная генерация десятков гармоник, и поэтому становится возможным наблюдение формирования ударных фронтов в ПАВ. Применение метода не ограничивается только пьезоэлектриками, сам метод является почти бесконтактным, в том смысле, что не требует длительной предварительной обработки образцов, такой 1Л как нанесение электродов преобразователей.В широкополосном импульсе ПАВ, возбужденном лазерным импульсом, хорошо наблюдаются процессы преобразования частоты как вверх, так и вниз.Это является важным преимуществом предложенного метода, так как использование монохроматической волны не позволяет явно иссле/ювать преобразование частоты вниз.Бесконтакгносгь метода генерации делает возможными легко изменять направление распространения ПАВ. Это свойство крайне важно для исследования нелинейности анизотропных тел. В данной работе исследоваш,! нелинейные свойства трех поверхностей кристалла кремния. Было обнаружено, что нелинейные свойства могут радикально измениться при относительно небольшом изменении направления. Для импульсных ПАВ это проявляется как переход от расширения импульса в одном направлении к его сжатию в дру10м.Для экспериментов по изучению нелинейной эволюции импульсов ПАВ была разработана и построена установка регистрации ПАВ по отклонению лазерного зондирующего луча (ОЗЛ), состоящая из двух идентичных каналов. Один канал измеряет форму импульса вблизи источника, где сигнал еще практически не искс1жен. Второй канал измеряет импульс на расстоянии, достаточном для накопления значительных нелинейных искажений. Сравнение сигналов в обоих каналов позволяет измерить нелинейные эффекты.