Поверхностные акустические волны в структурах слой–подложка произвольной анизотропии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Теоретически исследовано существование поверхностных акустических волн в полубесконечной подложке с нанесенным твердым слоем. Подложка и слой не являются пьезоэлектриками, но могут относиться к любому классу кристаллографической симметрии. Представив дисперсионное уравнение в виде условия на матрицы импедансов подложки и слоя, удается установить, используя свойства импедансов, максимально допустимое число поверхностных волн в зависимости от типа контакта и соотношения между скоростями объемных волн в подложке и материале слоя. Выведено дисперсионное уравнение для симметричной ориентации орторомбической подложки с нанесенным моноатомным слоем и показана возможность существования чисто изгибной поверхностной акустической волны в случае очень жесткого поверхностного слоя, например монослоя графена на мягкой полимерной подложке.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Даринский

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: Alexandre_Dar@mail.ru

Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Россия, Москва

Ю. А. Косевич

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН; Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова

Email: yukosevich@gmail.com
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. 411 с.
  2. Novoselov K.S., Jiang D., Schedin F., Geim A.K. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 10451. https://doi.org/10.1073/pnas.0502848102
  3. Geim A.K., Novoselov K.S. // Nat. Mater. 2007. V. 6. P. 183. https://doi.org/10.1038/nmat1849
  4. Buravets V., Hosek F., Burtsev V. et al. // Inorg. Chem. 2024. V. 63. P. 8215. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c00475
  5. Booth T.J., Blake P., Nair R. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8. P. 2442. https://doi.org/10.1021/nl801412y
  6. Ye Ch., Peng Q. // Crystals. 2023. V. 13. P. 12. https://doi.org/10.3390/cryst13010012
  7. https://en.wikipedia.org/wiki/Transition_metal_dichalcogenide_monolayers
  8. Lee C., Wei X., Kysar J.W., Hone J. // Science. 2008. V. 321. P. 385. https://doi.org/10.1126/science.1157996
  9. Akinwande D., Brennan Ch., Bunch J. et al. // Extreme Mech. Lett. 2017. V. 13. P. 42. https://doi.org/10.1016/j.eml.2017.01.008
  10. Roldán R., Chirolli L., Prada E. et al. // Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. P. 4387. https://doi.org/10.1039/C7CS00210F
  11. Андреев А.Ф., Косевич Ю.А. // ЖЭТФ. 1981. Т. 81. С. 1435. http://jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/e_054_04_0761.pdf
  12. Косевич Ю.А., Сыркин Е.С. // ЖЭТФ. 1985. Т. 89. С. 2221. http://www.jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/e_062_06_1282.pdf
  13. Kosevich Yu.A., Syrkin E.S. // Phys. Lett. A. 1987. V. 122. P. 178. https://doi.org/10.1016/0375-9601(87)90801-2
  14. Косевич Ю.А., Сыркин Е.С. // Кристаллография. 1988. Т. 33. С. 1339.
  15. Kosevich Yu.A., Syrkin E.S. // Phys. Lett. A. 1989. V. 135. P. 298. https://doi.org/10.1016/0375-9601(89)90118-7
  16. Kosevich Yu.A., Syrkin E.S. // Low Temp. Phys. 1994. V. 20. P. 517. https://doi.org/10.1063/10.0033673
  17. Kosevich Yu.A. // Prog. Surf. Sci. 1997. V. 55. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0079-6816(97)00018-X
  18. Kosevich Yu.A., Kistanov A.A., Strelnikov I.A. // Lett. Mater. 2018. V. 8. P. 278. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-278-281
  19. Kosevich Yu.A. // Phys. Rev. B. 2022. V. 105. P. L121408. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.L121408
  20. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. М.: Наука, 1957. 463 с.
  21. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Косевич А.М., Питаевский Л.П. Теоретическая физика. Теория упругости. 4-е изд., испр. М.: Наука, 1987. 248 с.
  22. Androulidakis Ch., Koukaras E., Frank O. et al. // Sci. Rep. 2014. V. 4. P. 5271. https://doi.org/10.1038/srep05271
  23. Ingebrigtsen K.A., Tonning A. // Phys. Rev. 1969. V. 184. P. 942. https://doi.org/10.1103/PhysRev.184.942
  24. Lothe J., Barnett D.M. // J. Appl. Phys. 1976. V. 47. P. 428. https://doi.org/10.1063/1.322665
  25. Lothe J., Barnett D.M. // J. Appl. Phys. 1976. V. 47. P. 1799. https://doi.org/10.1063/1.322895
  26. Lothe J., Barnett D.M. // Phys. Norvegica. 1977. V. 8. P. 239.
  27. Lothe J., Barnett D.M. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1985. V. 402. P. 135. https://doi.org/10.1098/rspa.1985.0111
  28. Barnett D.M., Lothe J., Gavazza S.D., Musgrave M.J.P. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1985. V. 402. № 1822. https://doi.org/10.1098/rspa.1985.0112
  29. Peach R.C. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2001. V. 48. P. 1308. https://doi.org/10.1109/58.949740
  30. Barnett D.M., Gavazza S.D., Lothe J. // Proc. R. Soc. London. A. 1988. V. 415. P. 389. https://doi.org/10.1098/rspa.1988.0020
  31. Abbudi M., Barnett D.M. // Proc. R. Soc. London. A. 1990. V. 429. P. 587. https://doi.org/10.1098/rspa.1990.0075
  32. Alshits V.I., Darinskii A.N., Lothe J. // Wave Motion. 1992. V. 16. P. 265. https://doi.org/10.1016/0165-2125(92)90033-X
  33. Alshits V.I., Barnett D.M., Darinskii A.N., Lothe J. // Wave Motion. 1994. V. 20. P. 233. https://doi.org/10.1016/0165-2125(94)90049-3
  34. Darinskii A.N., Shuvalov A.L. // Phys. Rev. B. 2018. V. 98. P. 024309. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.024309
  35. Darinskii A.N., Shuvalov A.L. // Phys. Rev. B. 2019. V. 99. P. 174305. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.174305
  36. Darinskii A.N., Shuvalov A.L. // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. P. 184303. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.184303
  37. Darinskii A.N., Shuvalov A.L. // Proc. R. Soc. A. 2019. V. 475. P. 20190371. https://doi.org/10.1098/rspa.2019.0371
  38. Darinskii A.N., Shuvalov A.L. // Ultrasonics. 2021. V. 109. P. 106237. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2020.106237
  39. Бирюков С.В., Гуляев Ю.В., Крылов В.В., Плесский В.П. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах. М.: Наука, 1991. 414 с.
  40. Stroh A.N. // Philos. Mag. 1958. V. 41. P. 625. https://doi.org/10.1080/14786435808565804
  41. Anderson P.M., Hirth J.P., Lothe J. Theory of Dislocations. 3rd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2017. 699 p.
  42. Elastic strain fields and dislocation mobility / Eds. Indenbom V.L., Lothe J. Amsterdam: North-Holland, 1992. 778 p.
  43. Ting T.C.T. Anisotropic Elasticity: Theory and Applications. New York: Oxford University Press, 1996. 592 р.
  44. Chadwick P., Smith G.D. // Adv. Appl. Mech. 1977. V. 17. P. 303. https://doi.org/10.1016/S0065-2156(08)70223-0
  45. Tanuma K. // J. Elasticity. 2007. V. 89. P. 5. https://doi.org/10.1007/s10659-007-9117-1
  46. Shuvalov A.L. // Proc. R. Soc. London. A. 2000. V. 456. P. 2197. https://doi.org/10.1098/rspa.2000.0609
  47. Hwu Ch. Anisotropic Elastic Plates. New York: Springer, 2010. 673 p.
  48. Rokhlin S.I., Chimenti D.E., Nagy P.B. Physical Ultrasonics of Composites. Oxford: Oxford University Press, Inc. 2011. 378 p.
  49. Альшиц В.И., Любимов В.Н., Шувалов А.Л. // ЖЭТФ. 1994. Т. 106. С. 828.
  50. Shuvalov A.L., Every A.G. // Wave Motion. 2002. V. 36. P. 257. https://doi.org/10.1016/S0165-2125(02)00013-6
  51. Shuvalov A.L., Every A.G. // Ultrasonics. 2002. V. 40. P. 939. https://doi.org/10.1016/S0041-624X(02)00235-4
  52. Politano A., Chiarello G. // Nano Res. 2015. V. 8. P. 1847. https://doi.org/10.1007/s12274-014-0691-9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Приложение
Скачать (162KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Кривая медленности sx,z = kx,z/ω самой медленной объемной волны в сагиттальной плоскости XZ. Пунктирная линия – касательная к кривой медленности. Объемная волна при vlim = min(sx–1) – предельная объемная волна для направления m (|m| = 1). Вектор sph указывает направление ее фазовой скорости, а вектор gxz – проекция групповой скорости предельной объемной волны на плоскость XZ. В интервале sx > vlim–1 объемных волн нет. Единичный вектор n – нормаль к поверхности среды.

Скачать (45KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Три варианта (а), (б) и (в) зависимости собственных значений λ1,2,3 от скорости v. ПАВ существуют при v = vsaw.

Скачать (95KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025