1. A lead-free non-ferroelectric piezoelectric glass-ceramic for high temperature surface acoustic wave devices
- Author
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Grégory Martic, Marie-Sophie Renoirt, J. P. Erauw, Maurice Gonon, Nikolay Smagin, Marc Duquennoy, Florian Dupla, University of Mons [Belgium] (UMONS), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-JUNIA (JUNIA), Transduction, Propagation et Imagerie Acoustique - IEMN (TPIA - IEMN), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), INTERREG FWVL program (CUBISM project), Belgium [1.1.22], Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), and Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
- Subjects
Materials science ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,Signal ,Condensed Matter::Disordered Systems and Neural Networks ,Thermal expansion ,law.invention ,Surface acoustic wave ,Condensed Matter::Materials Science ,Viscosity ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,Lead-free ,law ,0103 physical sciences ,Materials Chemistry ,[INFO]Computer Science [cs] ,Composite material ,[PHYS]Physics [physics] ,010302 applied physics ,Glass-ceramic ,021001 nanoscience & nanotechnology ,High temperature ,Ferroelectricity ,Piezoelectricity ,Ceramics and Composites ,Relaxation (physics) ,Piezoelectric ,0210 nano-technology - Abstract
International audience; A piezoelectric glass-ceramic containing Sr2TiSi2O8 crystals is synthesized and used to develop a SAW device tested up to 950 degrees C. This device consists of an input IDT that generates the wave and an output IDT that converts it into a measurable electrical signal. The evolution of amplitude and frequency of the output signal is recorded. This study highlights that the glass-ceramic remains able to generate and propagate SAW up to 950 degrees C. The variations of the signal between room temperature and 950 degrees C are discussed with respect to the thermomechanical properties of the glass-ceramics. The softening of the residual glass above its Tg increases the signal's amplitude thanks to the relaxation of the stresses. At higher temperatures, the low residual glass viscosity causes the damping of the SAW. Below Tg, the variations of the signal are explained by the thermal expansion mismatch between the crystals and the glass, inducing tensile stresses and damages.
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- 2020
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