ZnO/융합 실리카 기판에서의 깊이 비균질 전도도 변화로 인한 음향 전기 효과

피에조 전기 ZnO 필름에서 365 nm의 자외선(UV) 빛 흡수로 유도된 음향 전기(AE) 효과를 이론적으로 및 실험적으로 연구하였다. c-ZnO 필름은 200 °C에서 RF 반응성 마그네트론 스퍼터링 기술을 이용해 융합 실리카 기판 위에 4.0 µm 두께로 성장하였다. 기초 레일리 파와 약 39 및 104 MHz에서의 세 번째 조화를 유도하고 전파를 드러내기 위해 ZnO가 없는 표면에 광 리소그래피 방식으로 구현된 두 개의 분할 전극 알루미늄 중첩 변환기(IDTs)로 구성된 표면 음향 파(SAW) 지연선이 제작되었다. ZnO 층의 표면에서 두 개의 IDT 사이의 몇 제곱 밀리미터의 작은 면적은 광학적으로 투명한 SiO2 기판의 후면을 통해 서로 다른 조명 전력 값(약 10 mW에서 1.2 W까지)의 UV 빛으로 조명되었다. UV 흡수는 ZnO 전기 전도도를 변화시켰고, 이는 두 파의 속도와 삽입 손실(IL)에 영향을 미쳤다. 기초 및 세 번째 조화파의 위상 속도가 UV 전력이 증가함에 따라 감소하는 것이 실험적으로 관찰되었으며, UV 전력이 클 경우 IL과 UV 전력의 관계는 달라졌다: 레일리파는 감쇠에서 단일 피크를 보였고, 그 세 번째 조화파는 추가 피크를 보였다. ZnO 전기 전도도가 지수 감쇠 법칙에 따라 깊이 비균질 변화가 일어난다고 가정하여 파의 IL과 위상 속도가 ZnO 전기 전도도에 대한 두 차원 유한 요소 연구를 수행하였다. 이론적 결과는 부피 전도도 변화에 의해 기초 및 조화파의 단일 및 이중 피크 IL 행동을 예측하였고, 이는 표면 전도도 변화에 의해 유도된 AE 효과에 대해 단일 피크 IL 행동이 예상되는 것과 대조적이다. 이론 모델에서 예측된 현상은 실험 결과로 확인되었다.