SAW來源于Surface Acoustic Wave的首字母縮寫,這里就是表面聲波,也就是這種聲波是沿著物體表面傳播的。聲表面波的發現要晚于電磁波,1885年,英國物理學家Rayleigh在研究地震波是發現了一種能量集中在地表傳播的聲波,最開始命名為瑞利波。哈哈,以發現者的名字命名是對發現者最大的致敬。這種波的能量集中在物體表面,波速是電磁波的十萬分之一,傳播衰減很小。

但是當時受到科學技術發展水平的限制,并沒有得到廣泛的應用。直到1965年,R.M.White 和 F.M.Voltmov利用沉積在石英晶體上的叉指換能器(Interdigital Transducer ,IDT)可以有效地激勵 和檢測 SAW,同時又由于可以用制造半導體的光刻技術進行大批量生產質量很好的叉指換能器,使聲表面波得到了廣泛的應用,聲表面波技術從此之后也得到了快速的發展,各種聲表面波器件先后被設計和制造出來。這項研究成果被發表在《一種新型聲表面波聲——電轉化器》。這項研究成果使得聲學和電子學相互結合起來,發展成一門比較新的交叉科學。
聲表面波,嚴格來說就是沿著固體表面或者界面傳播的各種模式的波,是一種彈性波,也是一種機械波,具有機械波的所有特征。在理想狀況下,在半無線基片表面存在的波型有:瑞利波(Rayleigh waves)、漏波(Leaky SAW)、廣義瑞利波(Generalized Rayleigh waves)、水平剪切波(SH.SAW)、電聲波(B.G waves)、蘭姆波(Lamb waves)等。在層狀結構的基片存在有樂甫波(Love waves)、西沙瓦波(Sezawa waves)、斯東萊波(Stoneley waves)等。地震波也是一種聲表面波。

聲表面波器件具有重量輕,體積小, 可靠性高,一致性好,設計靈活以及可以采用微電子加工技術制造,適合批量生產等優點,已被應用于移動通訊、廣播電視、無損檢測、識別定位、導航和遙測等眾多領 域。現在 SAW 器件的工作頻率已經覆蓋 10MHz~5GHz,是現代信息化產業不 可或缺的關鍵元器件。
可能很多朋友會問,聲表面波器件體積是怎么小的?我們知道微波器件的大小和波長有關,對于很多無源器件來說,很多設計直接就和波長相關:1/4波長諧振器等. 電磁波的波長是光速和頻率的比值,當然還有相對介電常數er,這個相對介電常數對波長的縮小在介質波導濾波器上得到了廣泛驗證。
是聲波的波長相對于電磁波來說要短的多的多,這是為什么呢?因為聲波在特定晶體中的傳播速度是固定的,比如上文中石英玻璃中的那個傳播數值:5370m/s,聲波的波長等于波速除以頻率,比如頻率是1G時,這個波長就很小了,所以聲波器件能做的很小。但是太小的波長,又要求有較高的工藝精度,就類似于毫米波器件一樣。這可能也限制了SAW器件的頻率應用范圍。不過不要緊,有SAW就有BAW,還有FBAR,更有XBAR,我們慢慢一件一件吃透它。
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