張所鋐Chang, Shuo-Hung臺灣大學:機械工程學研究所鍾昇達Chung, Sheng TaSheng TaChung2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282008U0001-1707200815214900http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187059本篇論文在於整理關於機電耦合係數的國際期刊論文，共整理了八篇。以動機、目標、方法、重要結果為整理重點，以方便其他研究學者進行對機電耦合係數的研究。本文亦把相關基礎理論，如壓電理論、機電耦合係數之計算、電彈理論、表面彈性波理論做簡要說明，讓一般研究者也可以輕易入門。壓電材料的機電轉換能力一般而言多由機電耦合係數(Electromechanical coupling coefficient，EMCC)所決定。其定義為在輸入能量全為介電能(機械能)的情況下，機電耦合係數的平方等於儲存在壓電材料內可由輸入介電能(機械能)轉換成的機械能(介電能)與輸入能量的比值。不過一般說來，上述此種定義除了述說不夠明確外，也很難以簡單的數學式表示出此係數的算則公式。因此在實際計算此種機電耦合係數時，針對壓電材料所處的驅動狀態如靜態或動態等考慮因素下，又提出數個不同的定義，以計算不同情況時的機電耦合係數。在最後一章中，我們提出的討論指出這八篇論文的相似度相當高，可能是巧合或是趨勢。在未來的工作中，可以對可搜尋到的期刊論文，進行全面的研讀整理，應可對機電耦合係數近年來國際上的研究全貌有所了解。口試委員會審定書謝………………………………………………………………… ii文摘要…………………………………………………………… iii文摘要…………………………………………………………… iv目錄……………………………………………………………… ix目錄……………………………………………………………… xii一章 導論………………………………………………………… 1.1研究動機…………………………………………………………… 1.2本文概述…………………………………………………………… 2二章 基礎理論…………………………………………………… 3.1壓電理論…………………………………………………………… 3.1.1 壓電材料研究的歷史………………………………………… 3.1.2 壓電材料簡介………………………………………………… 4.1.3 壓電材料種類及應用………………………………………… 8.2機電耦合係數之計算……………………………………………… 9.2.1靜態機電耦合係數之算則……………………………………… 9.2.2 動態機電耦合係數之算則…………………………………… 10.2.3能量機電耦合係數之算則………………………………………11.3 電彈理論………………………………………………………… 11.4表面彈性波理論……………………………………………………14.4.1 表面彈性波簡介……………………………………………… 14.4.2 表面彈性波傳遞理論………………………………………… 16.4.2.1 理論模型的建立…………………………………………… 16.4.2.2 利用波動方程式求解……………………………………… 16.4.2.3 邊界條件式的代入………………………………………… 20三章 機電轉換效率研究…………………………………………23.1 Electromechanical coupling coefficient for surface acoustic waves in single-crystal bulk aluminum nitride… 23.1.1 動機…………………………………………………………… 23.1.2 目標…………………………………………………………… 23.1.3 方法…………………………………………………………… 23.1.4 重要結果……………………………………………………… 24.2 The effective electromechanical coupling coefficient of piezoelectric thin-film resonators…………………………… 24.2.1 動機…………………………………………………………… 24.2.2 目標…………………………………………………………… 24.2.3 方法…………………………………………………………… 25.2.4 重要結果……………………………………………………… 27.3 Aspect ratio dependence of electromechanical coupling coefficient of piezoelectric resonators………………………28.3.1 動機…………………………………………………………… 28.3.2 目標…………………………………………………………… 28.3.3 方法…………………………………………………………… 28.3.4 重要結果……………………………………………………… 29.4 Electromechanical coupling coefficient of 0.70Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.30PbTiO3 single crystal resonator with arbitrary aspect ratio…………………………………………… 30.4.1 動機…………………………………………………………… 30.4.2 目標…………………………………………………………… 30.4.3 方法…………………………………………………………… 30.4.4 重要結果……………………………………………………… 31.5 Aspect Ratio Dependence of Electromechanical Coupling Coefficient k31 of Lateral-Excitation Piezoelectric Vibrator……………………………………………………………… 32.5.1 動機…………………………………………………………… 33.5.2 目標…………………………………………………………… 33.5.3 方法…………………………………………………………… 33.5.4 重要結果……………………………………………………… 34.6 Effect of kerf filler on the electromechanical coupling coefficient of an ultrasonic transducer array element……35.6.1 動機…………………………………………………………… 35.6.2 目標…………………………………………………………… 35.6.3 方法…………………………………………………………… 36.6.4 重要結果……………………………………………………… 36.7 Electromechanical coupling coefficient of an ultrasonic array element…………………………………………………………38.7.1 動機…………………………………………………………… 38.7.2 目標…………………………………………………………… 38.7.3 方法…………………………………………………………… 39.7.4 重要結果……………………………………………………… 40.8 ZnO/AlN/diamond layered structure for SAW devices combining high velocity and high electromechanical coupling coefficient……………………………………………………………41.8.1 動機…………………………………………………………… 41.8.2 目標…………………………………………………………… 42.8.3 方法…………………………………………………………… 42.8.4 重要結果……………………………………………………… 43四章 結語…………………………………………………………46.1 討論……………………………………………………………… 46.2 未來工作………………………………………………………… 47考文獻……………………………………………………………… 48者簡歷……………………………………………………………… 501572024 bytesapplication/pdfen-US機電耦合係數壓電材料電彈理論表面彈性波理論Electromechanical coupling coefficient(EMCC)Piezoelectric materialElectroelasticitySurface acoustic wave theorythesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187059/1/ntu-97-R94522602-1.pdf