以壓電材料為基材並結合聲子晶體反射柵之表面聲波元件分析與微機電實驗

聲子晶體係由週期性分布的材料或幾何結構所組成之聲學超穎材料。其重要特性包含非等向性波傳及頻溝現象，已在徹體波、表面波、板波等各式波傳模態上獲得驗證。並已發展許多相關應用，如聲波濾波器、反射柵、波導、共振腔等，可望與聲電元件相結合。考慮聲電元件中廣為使用之表面聲波元件，在引入聲子晶體時因製程之限制，使用於元件中的聲子晶體多是在矽基材上製作許多高深寬比的週期性空氣柱，再於矽晶元上製作壓電薄膜以供表面聲波元件使用。目前壓電薄膜之機電轉換效率有限，因此對聲電元件之性能造成許多影響。 本計畫擬針發展以壓電材料為基材之聲子晶體，研究中將在壓電材料表面上製作有限厚度的層狀半導體材料，再於此層狀結構中製作聲子晶體。這樣的設計不但可以降低聲子晶體製程技術門檻，並且可以提升表面聲波元件性能。工作內容包含分析、設計與實驗等方面。首先擬分析表面聲波在表面層狀週期性結構中之波傳模態，據此確定表面聲波之頻溝範圍並設計聲子晶體反射柵。然後計算層狀半無窮域中表面波頻散以設計交指叉換能器，並結合聲子晶體反射柵設計表面聲波元件。最後再以微機電製程製作元件，透過高頻訊號量測系統量測元件之頻率響應訊號。研究的結果可作為未來設計製作表面聲波元件之參考。

系統編號:PB10207-1794
原計畫編號:NSC102-2221-E182-018