Surface acoustic waves in layer – substrate structures of arbitrary anisotropy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The existence of surface acoustic waves in a semi-infinite substrate with a solid layer is theoretically investigated. The substrate and the layer are not piezoelectrics, but can belong to any class of crystallographic symmetry. By presenting the dispersion equation as a condition on the substrate and layer impedance matrices, it is possible to determine, using the properties of impedances, the maximum allowable number of surface waves depending on the type of contact and the ratio between the velocities of the bulk waves in the substrate and the layer materials. In addition, a dispersion equation is derived for the symmetrical orientation of an orthorhombic substrate with a deposited monoatomic layer and the possibility of a purely flexure surface acoustic wave in the case of a very hard surface layer, for example, a monolayer of graphene on a soft polymer substrate, is shown.

About the authors

A. N. Darinskii

Shubnikov Institute of Crystallography of the Kurchatov Complex Crystallography and Photonics of the NRC “Kurchatov Institute”

Email: Alexandre_Dar@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119333

Yu. A. Kosevich

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Plekhanov Russian University of Economics

Author for correspondence.
Email: yukosevich@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow 117997

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».