КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 16-12-10293

НазваниеРаспространение акустических волн в слоистых пьезоэлектрических структурах на алмазных подложках

РуководительСорокин Борис Павлович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2019 г. - 2020 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-404 - Физическая акустика

Ключевые словаСинтетический алмаз, нитрид алюминия, нитрид алюминия-скандия, сверхвысокая частота, объемная акустическая волна, волна Лэмба, волна Рэлея, волна Сезавы, волна Лява, гибридизация акустических волн, электромеханическая связь, СВЧ акустическое затухание

Код ГРНТИ29.37.03, 29.37.25, 29.03.77

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Заявленная в Проекте 2019 научная проблема исследования распространения акустических волн в слоистых пьезоэлектрических структурах на алмазных подложках сохраняет актуальность благодаря необходимости развития и углубления полученных в Проекте 2016 передовых научных, научно-технических и технологических результатов как в области новых исследований физических и акустических свойств синтетических алмазов различных типов и эффективных пьезоэлектрических материалов на основе нитрида алюминия-скандия (ASN) с помощью СВЧ композитных акустических резонаторов - уникальных инструментов для исследований в области ВЧ и СВЧ; теоретических и экспериментальных исследований возбуждения и распространения волн Лэмба в алмазных подложках в диапазоне СВЧ, так и благодаря инновационным прикладным направлениям, прежде всего, в области разработки и исследований перспективных СВЧ акустоэлектронных сенсоров на основе композитных акустических резонаторов на алмазных подложках, а также СВЧ мембранных пьезоэлектрических резонаторов на объёмных акустических волнах на основе плёнки ASN. Для наглядной демонстрации актуальности избранных направлений Проекта 2019 «Распространение акустических волн в слоистых пьезоэлектрических структурах на алмазных подложках» был проведен анализ популярности исследовательских тематик, связанных с композитными ОАВ-резонаторами, с использованием современной поисковой системы Scholar Google по полным текстам научных публикаций всех форматов и дисциплин, общедоступной в системе интернет по электронному адресу https://scholar.google.ru/ (см. приложенный файл Актуальность.pdf). Как следует из всех графиков, число статей, связанных с рассматриваемой тематикой, растет либо сохраняется высокий интерес. Запрос по терминам «High tone bulk acoustic resonator» и «СВЧ объёмные акустические резонаторы» показывает тенденцию к росту (рис. 1а). Судя по абсолютным значениям публикаций, в последние годы сохраняется высокий интерес к темам «Piezoelectric layered structure» и «Пьезоэлектрическая слоистая структура» (рис. 1б) с абсолютным преобладанием англоязычного термина. Cохраняется высокий интерес к темам «Film bulk acoustic wave sensor» и возрастает востребованность темы «Ultra-high frequency acoustic wave sensor» (рис. 1в). Популярность запроса по сенсорам на HBAR резонаторах имеет тенденцию к росту и преобладает над другими аналогами в абсолютном исчислении либо примерно на 30% выше, чем для других аналогов (рис. 1г). Как результат, можно сделать заключение о высокой актуальности избранной тематики Проекта 2019 в срезе мировой науки. Масштабность задач обусловлена полным циклом разработок и исследований композитных акустоэлектронных устройств и сенсоров на подложках из алмаза, начиная с подготовки подложек, разработки и формирования пьезоэлектрических слоистых структур (ПСС) заданной топологии, контроля качества ПСС методами рентгеновского дифракционного анализа, оптической, растровой электронной и зондовой микроскопии, теоретическими исследованиями процессов распространения акустических волн различных типов в пьезоэлектрических слоистых структурах, включая FEM моделирование в среде Comsol Multiphysics, экспериментальными исследованиями акустических параметров тестовых акустоэлектронных устройств в широкой области частот и температур, и заканчивая разработкой прикладных приложений – акустоэлектронных сенсоров нового типа. Научная значимость и новизна задач Проекта 2019 определяется тем, что известные в мировой науке результаты в области композитных СВЧ акустоэлектронных устройств, исполненных на других материалах, значительно уступают уже полученным нами ранее. Так, нами было показано, что по совокупности физических свойств и высоких акустических параметров можно заключить, что алмаз является перспективным материалом для СВЧ акустоэлектронных устройств различного назначения. Поэтому для развития конкурентных преимуществ в области композитных СВЧ акустоэлектронных устройств на алмазных подложках необходим новый уровень экспериментальных и теоретических исследований. Запланированы теоретические и экспериментальные исследования в области синтеза, структурных и физико-химических свойств нитрида алюминия-скандия (с различной концентрацией Sc), которые позволят выйти на новый уровень качества и достичь оптимального сочетания параметров качества плёнок и электромеханических свойств. Предусмотренные в задачах Проекта 2019 исследования позволят получить как новые фундаментальные результаты в области физических и акустических свойств синтетических алмазов и пьезоэлектрических плёнок нитрида алюминия и нитрида алюминия-скандия, так и инновационные прикладные результаты, прежде всего, в области разработки и исследований перспективных акустоэлектронных сенсоров на основе композитных акустических резонаторов на алмазных подложках, обладающих уникальными преимуществами перед другими типами акустоэлектронных и МЭМС-сенсоров, и создания эффективных пьезоэлектрических плёнок на основе нитрида алюминия-скандия. Для Проекта 2019 сформулированы перспективные направления, которые являются логическим продолжением Проекта 2016 и приведут к получению новых значимых фундаментальных и инновационных результатов: – будут синтезированы и исследованы плёнки нитрида алюминия-скандия (с различной концентрацией Sc) с оптимальным сочетанием параметров качества и высокими значениями пьезоэлектрических свойств, методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) будет исследована микротвёрдость плёнок ASN; – будут разработаны дизайн и топология композитных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках на основе пьезоэлектрических слоистых структур «Me1/(001) AlN/Me2/(001) алмаз» и «Me1/(001) ASN/Me2/(001) алмаз», включая конструктивные изменения, направленные на подавление ингармоник, для получения максимальных значений добротности и параметра качества Q*f>3*10^14 Гц в заданных полосах операционных частот; – на базе композитных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках с операционными частотами выше 10 ГГц будут разработаны акустоэлектронные сенсоры нанесения сверхтонких плёнок и микрообъектов на основе пятислойных пьезоэлектрических структур «Me1/(001) AlN/Me2/(001) алмаз/M» и «Me1/(001) ASN/Me2/(001) алмаз/M» (М – сверхтонкая плёнка субнанометровой толщины или микрообъёкт) и исследована возможность применений для изучения in situ процессов протекания химических реакций и фазовых превращений в растворах и др. Сенсор на алмазной подложке будет обладать важными преимуществами перед акустоэлектронными сенсорами других типов и МЭМС-сенсорами (операционные частоты в СВЧ диапазоне, высокая химическая и биологическая инертность рабочей поверхности, устойчивость к температурным нагрузкам и, последнее по счёту, но не по важности, возможность многократного применения); – будут выполнены экспериментальные и теоретические исследования возбуждения и распространения волн Лэмба (ВЛ) на СВЧ в алмазных подложках с помощью ПАВ-резонаторов с применением пьезоэлектрических плёнок ASN на частотах до 10 ГГц и исследована возможность применения ВЛ для реализации акустоэлектронных сенсоров; – будет разработан СВЧ мембранный пьезоэлектрический резонатор на основе плёнки ASN, исследованы его акустические и электромеханические параметры. Задачи Проекта 2019 непосредственно вытекают из основных, впервые полученных, результатов Проекта 2016 и находятся с ними в логическом научном единстве. Масштаб и значимость задач Проекта 2019 превосходят или соответствуют мировому уровню.

Ожидаемые результаты
1. Технология синтеза плёнок нитрида алюминия-скандия Al(1-x)Sc(x)N (ASN) с заданными структурными и физическими свойствами. Критерий качества текстуры в приложении к плёнкам нитрида алюминия-скандия. Результаты измерений микротвёрдости плёнок Al(1-x)Sc(x)N (1>x>0) методом АСМ. В России в настоящее время синтез эффективных пьезоэлектрических плёнок нитрида алюминия-скандия, превышающих параметры нитрида алюминия, был осуществлён только в ФГБНУ «Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов» в рамках Проекта 2016 Российского научного фонда. Имеется возможность практического использования в СВЧ композитных акустоэлектронных устройствах, тонкоплёночных пьезоэлектрических преобразователях, сенсорах и устройствах преобразования энергии шумов и вибраций в электрическую (т.н. харвестеры). Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физического материаловедения, и соответствовать мировому уровню исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 2. Дизайн и топология композитных ОАВ- и ПАВ-резонаторов на алмазных подложках с применением пьезоэлектрических AlN и ASN плёнок, СВЧ акустоэлектронных сенсоров сверхтонких плёнок на основе ОАВ-резонаторов, мембранного пьезоэлектрического резонатора (МПЭ-резонатор) на основе ASN плёнок. Разработка усовершенствованных конструкций композитных ОАВ- и ПАВ-резонаторов, СВЧ акустоэлектронных сенсоров на их основе, мембранного пьезоэлектрического резонатора позволит получить превышающие мировой уровень фундаментальные и прикладные результаты по повышению добротности, параметра качества и операционных частот резонаторов, повысить чувствительность сенсоров нанесения сверхтонких плёнок. Дизайн и топология СВЧ акустоэлектронных сенсоров сверхтонких плёнок на основе композитных ОАВ-резонаторов будут разработаны впервые. С помощью ПАВ-резонаторов будет впервые детально исследовано возбуждение и распространение волн Лэмба в алмазных подложках на частотах до 10 ГГц. Будут разработаны миниатюрные ОАВ-резонаторы с минимальной активной зоной, которые представляют большой интерес с точки зрения синтеза двумерной решетки для сенсоров. С помощью МПЭ-резонатора со структурой «Ме1/(001) ASN/Me2» будут получены результаты по акустическим и электромеханическим свойствам плёнок ASN различного состава. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, физики конденсированного состояния, акустоэлектроники и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 3. 2D и 3D модели композитных ОАВ- и ПАВ-резонаторов на алмазных подложках с применением пьезоэлектрических AlN и ASN плёнок, СВЧ акустоэлектронных сенсоров сверхтонких плёнок на основе ОАВ-резонаторов и мембранного пьезоэлектрического резонатора на основе ASN плёнок в среде COMSOL Multiphysics, построенные для анализа конкретных экспериментальных образцов. 2D и 3D модели композитных ОАВ- и ПАВ-резонаторов, СВЧ акустоэлектронных сенсоров и мембранного пьезоэлектрического резонатора в среде COMSOL Multiphysics будут получены впервые. Будут получены результаты по исследованию эффекта захвата энергии, природы возбуждения паразитных мод и способам подавления ингармоник в ОАВ-резонаторах на основе пьезоэлектрических слоистых структур «Me1/(001) AlN/Me2/(001) алмаз» и «Me1/(001) ASN/Me2/(001) алмаз», а также в мембранных пьезоэлектрических резонаторах на основе ASN плёнок «Me1/(001) ASN/Me2», по теоретическому исследованию возбуждения и распространения СВЧ волн Лэмба в алмазных подложках. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, разработки СВЧ акустоэлектронных устройств и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. 4. Результаты теоретического и экспериментального изучения влияния присоединённых масс на сдвиг резонансных частот и изменение добротности СВЧ акустоэлектронных сенсоров напыления сверхтонких плёнок на основе ПСС «Me1/(001) AlN/Me2/(001) алмаз/M» и «Me1/(001) ASN/Me2/(001) алмаз/M». Данное исследование необходимо для выяснения физической природы чувствительности СВЧ акустоэлектронных сенсоров напыления сверхтонких плёнок на основе 5-тислойной пьезоэлектрической структуры. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, акустоэлектроники и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 5. Методики применения СВЧ акустоэлектронного сенсора для определения физических и акустических характеристик тонких и сверхтонких пленок: плотности и толщины, акустического импеданса, скоростей продольной и сдвиговой акустической волн, упругих постоянных. Будут разработаны методы раздельного определения физических и геометрических параметров напыляемых плёнок исходя из массива экспериментальных данных, полученных с помощью сенсора, и математической обработки результатов. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, физики конденсированного состояния и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. 6. Теоретические зависимости упругих, пьезоэлектрических и диэлектрических постоянных нитрида алюминия-скандия от концентрации Sc (1>х>0). Расчёт кристаллической и электронной структуры Al(1-x)Sc(x)N в фазах вюрцита и каменной соли. Прогноз существования изоструктурных соединений с лучшими электромеханическими свойствами. Ab initio расчёт полного набора констант электромеханических свойств (ЭМС) нитрида алюминия-скандия в зависимости от концентрации Sc в фазе вюрцита является важным прогностическим этапом в изучении данного соединения, поскольку прямых измерений ЭМС на монокристаллах нитрида алюминия-скандия к настоящему времени не существует. Будет построена модель пьезоэлектрического эффекта в нитриде алюминия-скандия и сформулирован прогноз существования изоструктурных соединений с лучшими электромеханическими свойствами. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физики конденсированного состояния и материаловедения, и превышать мировой уровень исследований. 7. Расчёт частотных зависимостей ненагруженной добротности композитных ОАВ-резонаторов и СВЧ акустического затухания в образцах синтетических алмазов различного типа. Будет разработан метод расчёта частотных зависимостей ненагруженной добротности композитных ОАВ-резонаторов на подложках из синтетических алмазов различного типа исходя из измерений нагруженной добротности и полного электрического импеданса. Результаты необходимы для более точного определения СВЧ акустического затухания в алмазе. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики и физики конденсированного состояния, и соответствовать мировому уровню исследований. 8. Расчёт фазовых скоростей как продольных, так и сдвиговых акустических волн на СВЧ в образцах синтетических алмазов различного типа, включая температурные зависимости, исходя из анализа характеристических частот обертонов композитных ОАВ-резонаторов, измеренных в режимах двух- и четырёхполюсников. Получение более точных значений скоростей продольных и сдвиговых акустических волн на СВЧ и их температурных коэффициентов в синтетических алмазах различного типа будет выполнено с помощью расширения типов волн, специальной топологии и структуры композитных ОАВ-резонаторов. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики и физики конденсированного состояния, и соответствовать мировому уровню исследований. 9. Разработка экспериментальных образцов композитных ОАВ-резонаторов с конструктивными изменениями, направленными на подавление ингармоник. Результаты по эффективности способов подавления ингармоник. На основе результатов 2D и 3D моделирования будут выполнены экспериментальные исследования СВЧ параметров композитных ОАВ-резонаторов с конструктивными изменениями для уменьшения влияния ингармоник, в некоторых частотных областях искажающих полезный сигнал и затрудняющих измерения добротности. Предполагается, что внесённые изменения улучшат основные характеристики композитных ОАВ-резонаторов. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, разработки устройств акустоэлектроники и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 10. Частотные зависимости акустических параметров композитных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках, включая частоты выше 20 ГГц. Будут исследованы акустические параметры композитных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках на частотах выше 20 ГГц. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики, акустоэлектроники и сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. 11. Экспериментальные образцы корпусированного (в миниатюрном исполнении) и лабораторного вариантов СВЧ акустоэлектронных сенсоров и результаты их исследований. Будут разработаны экспериментальные образцы СВЧ акустоэлектронных сенсоров в миниатюрном исполнении для применений в условиях окружающей среды и в лабораторном исполнении с максимально достижимой чувствительностью. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики акустоэлектронных сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 12. Оценка возможности применения СВЧ акустоэлектронных сенсоров на алмазных подложках для изучения in situ процессов протекания химических реакций и фазовых превращений в растворах и газовых средах. Поскольку рабочая поверхность СВЧ акустоэлектронного сенсора – это свободная поверхность алмазной подложки, предполагается, что, принимая во внимание её химическую и биологическую инертность, можно размещать на ней исследуемые объекты, включая растворы, конденсат и др. без повреждения чувствительного элемента. Будет исследовано влияние газовой среды с помощью газостата высокого давления. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики и акустоэлектронных сенсоров, и превышать мировой уровень исследований. Имеются возможности практического использования в экономике РФ. 13. Оптимизированная топология ПАВ-резонаторов на алмазных подложках и результаты экспериментальных исследований возбуждения и распространения волн Лэмба в направлениях (001)[100] и (001)[110] алмазных подложек в диапазоне 0,5 – 10 ГГц. Оценка возможности применения волн Лэмба в СВЧ акустоэлектронных сенсорах. Будет разработана конструкция СВЧ ПАВ-резонатора, специализированного для экспериментальных исследований возбуждения и распространения волн Лэмба в алмазных подложках, и сделана оценка возможности применения волн Лэмба в СВЧ акустоэлектронных сенсорах физико-химических воздействий. Полученные результаты будут иметь научную значимость в области физической акустики и акустоэлектронных сенсоров, и превышать мировой уровень исследований.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В течение этапа 2019 г. произведено 4 серии (I/2019, II/2019, III/2019 и IV/2019) синтеза экспериментальных образцов плёнок Al(1-x)Sc(x)N (ASN) и композитных СВЧ резонаторов на объёмных акустических волнах (ОАВ-резонатор). Получены плёнки с концентрациями Sc x = 0.12; 0.24; 0.26; 0.31 и образцы ОАВ-резонаторов: I/2019 - A №42 со структурой Al/(Al,Sc)N/Mo/(100) алмаз; II/2019 - A №43 со структурой Pt/(Al,Sc)N/Pt/(100) алмаз; III/2019 - A №45 и А №48 со структурой Al/(Al,Sc)N/Mo/(100) алмаз; IV/2019 - A №47 со структурой Al/(Al,Sc)N/Mo/(100) алмаз. ОАВ-резонаторы отличались топологией электродных структур, сформированных для исследования конкретных задач. Методом рентгеновского дифракционного анализа (РДА) контролировали изменение параметров решётки при изменении концентрации Sc. Наименьшее значение полной ширины на половине высоты (ПШПВ) рефлекса (002), равное 0.225 град, было получено для серии II/2019, концентрация Sc 12%. Увеличение концентрации Sc приводило к увеличению угла ПШПВ до 0.4 град. (Sc 31 %). По данному параметру полученные нами плёнки находятся на уровне лучших известных из литературы образцов. Разработан критерий качества осесимметричной текстуры на основе измерений интенсивности рефлексов РДА и сделан сравнительный анализ текстур для всех синтезированных экспериментальных образцов плёнок AlN и ASN. Получено, что при концентрации Sc выше 20% имеются отклонения в распределении осей кристаллитов плёнок ASN от заданного кристаллографического направления [001] структуры промежуточной вюрцитоподобной фазы. Отработана воспроизводимая технология получения ASN-плёнок в пределах составов 0.3>x>0, благодаря чему можно прогнозируемо получать плёнки заданных химического состава и толщины с неравномерностью по толщине <5%. Отметим, например близкие результаты для плёнок ASN с примерно одинаковой концентрацией (30 и 31 %), полученных в разных сериях синтеза II/2018 и IV/2019, что свидетельствует о достижении технологической воспроизводимости. Выполнены измерения микротвёрдости плёнок Al(1-x)Sc(x)N (0.31>x>0) методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Получены результаты по твёрдости и эффективным упругим модулям плёнок ASN с концентрациями Sc x = 0.12; 0.24; 0.26; 0.31. Уменьшение модуля упругости с ростом концентрации Sc качественно соответствует ab initio расчётам. Значения твёрдости остаются примерно одинаковыми в пределах точности метода наноиндентирования. Проведены СВЧ исследования композитных СВЧ резонаторов на объёмных акустических волнах со структурами «Al/(Al,Sc)N/Mo/(100) алмаз» и «Pt/(Al,Sc)N/Pt/(100) алмаз» в полосе частот 0.5 – 20 ГГц. Исследована эффективность возбуждения ОАВ-резонаторов с плёнками ASN различных составов (Sc 12, 24, 26 и 31%). Для анализа данные разделены на 5 групп по площадям S апертур: 1) 47000 – 80000 мкм2; 2) 15000 – 20000 мкм2; 3) 9700 – 10000 мкм2; 4) 2600 – 5000 мкм2; 5) 460 – 1260 мкм2. Сравнивая ОАВ-резонаторы, включая данные, полученные в результате исполнения Проекта РНФ 2016-2018 гг., по параметру качества Q*f, были сделаны выводы, в каких полосах частот величина апертуры S является оптимальной. Максимальные значения параметра качества ОАВ-резонаторов с вновь синтезированными плёнками ASN составили 1.6*10^14 Гц (операционная частота 16 ГГц) и 1.7*10^14 Гц (14 ГГц) для образцов A №45.1 (серия III/2019, Sc 26%) и A №47.1 (серия IV/2019, Sc 31%). Получено, что эффективный коэффициент электромеханической связи (КЭМС) у ОАВ-резонаторов с плёнками ASN значительно больше, чем при использовании AlN, и растёт в исследованном диапазоне изменения концентрации Sc (0 – 37.5%). Эффективный КЭМС значительно уменьшается с ростом частоты, однако его значение для ОАВ-резонаторов с плёнками ASN в сравнении с AlN на примерно одинаковых частотах (17 и 18 ГГц) примерно в 7 раз выше. Отсюда следует вывод о несомненной перспективе применения плёнок ASN в композитных ОАВ-резонаторах и потенциальной возможности достижения операционных частот выше 20 ГГц. Выполнено теоретическое исследование влияния присоединённых масс на сдвиг резонансных частот акустоэлектронного сенсора с 5-ти и 6-тислойной структурами “Al/AlN/Mo/(100) алмаз/Me” и “Al/AlN/Mo/(100) алмаз/Me1/Me2”. Толщины и поперечные размеры плёнок и подложки модели соответствовали экспериментальному образцу А №27.4. Толщина слоя Me1 d(Al) = 249 нм была выбрана равной ¼ длины продольной акустической волны в алюминии, при этом резонансная частота на толщине d(Al) = 242.5 нм составляла 6625 МГц. Рассчитаны толщинная S(t) и массовая S(m) чувствительность от отношения акустических импедансов наносимого покрытия и алмаза Z/Z(алмаз). Из анализа следует, что: 1) для повышения чувствительности акустоэлектронного сенсора в качестве датчика толщины напыляемой пленки лучше использовать дополнительный четвертьволновой подслой, например из алюминия. С увеличением акустического импеданса Z напыляемого материала толщинная чувствительность S(t) растет гораздо больше, чем без подслоя; 2) наличие четвертьволнового подслоя также увеличивает и массовую чувствительность S(m) для большинства высокоплотных покрытий. Исключение составляют материалы с Z/Z(алмаз) < 0.2 (Mg, SiO2 и т.п.). На этапе 2019 г. велись работы по модификации ранее предложенного на этапе 2018 г. акустоэлектронного сенсора на основе композитного ОАВ-резонатора с алмазной подложкой “Al/AlN/Mo/(100) алмаз/Ме” (экспериментальный образец А №27.4) с целью оптимизации дизайна и повышения эффективности сенсора. Основные параметры чувствительного элемента сенсора: толщина пьезоэлектрической плёнки AlN – 1120 нм, Мо и Al плёнок – 136 и 130 нм соответственно, алмазной подложки – 482 мкм. Были выполнены экспериментальные исследования циклов напыления тонких и сверхтонких плёнок Sc до 600 нм на операционных частотах до 8 ГГц. Расчетное значение фазовой скорости 5560 м/с в пленке Sc, вычисленное с помощью определения длины продольной объемной акустической волны в точке перегиба кривой напыления, оказалось в близком соответствии со значением 5590 м/с, измеренным непосредственно на объемном образце поликристаллического скандия эхо-импульсным акустическим методом на частоте 30 МГц. В диапазоне толщин 60 – 65 нм нанесение Sc было произведено с шагом 2 и 3 нм, причем относительный сдвиг частоты ~ 2E-6 от изменения толщины на 2 нм был уверенно зафиксирован. Тем самым можно говорить о промежуточном результате по толщинной чувствительности данного сенсора S(t) ~ 30 1/см. Оценка толщинной чувствительности в области перегиба кривой 6.62 ГГц показывает, что достижимо значение S(t) ~ 160 1/см. Акустоэлектронный сенсор на основе пьезоэлектрической слоистой структуры “Al/ASN/Mo/(100) алмаз/Ме” в корпусированном варианте при напылении плёнок Sc показал толщинную чувствительность, близкую к теоретически возможной. Замена нитрида алюминия на нитрид алюминия-скандия привела к повышению отношения сигнал/шум, при этом диапазон операционных частот остался прежним 0.5 – 10 ГГц. Разработанные прототипы обладают важными преимуществами по сравнению с НЭМС-устройствами и акустоэлектронными сенсорами других типов, а именно: СВЧ операционные частоты; высокая химическая и биологическая инертность рабочей поверхности; устойчивость к температурным нагрузкам; возможность многократного применения. Методом FEM моделирования были исследованы процессы возбуждения и трансформации волн Рэлея в ПАВ-резонаторах на алмазных подложках. Рассчитанные и экспериментальные Детально изучены условия возникновения объемного резонанса волн Лэмба в подложке, возбужденных посредством встречно-штыревого преобразователя (ВШП). Для визуализации и определения типов волн Лэмба рассчитывали поля упругих Y смещений, векторов и линий потока механической энергии на некоторых частотах максимумов и минимумов ReZe11e были представлены поля упругих смещений в ПАВ-резонаторе, возбужденном на волне Лэмба, и сечения поверхности распределения вектора потока механической энергии I (Вт/м^2). Получено выражение для расчёта частотного промежутка между антирезонансами (Space between Parallel Resonance Frequencies, SPRF) волн Лэмба как функции частоты. Показано, что SPRF волн Лэмба ПАВ-резонатора с ростом частоты асимптотически приближается к SPRF(HBAR) = 18.84 МГц для композитного ОАВ-резонатора на такой же алмазной подложке с операционной продольной ОАВ модой, распространяющейся в вертикальком направлении. Тем самым возбуждаемые в ПАВ-резонаторе волны Лэмба на высоких частотах всё более приближаются по своим свойствам к объёмной акустической волне. Этим можно качественно объяснить довольно высокие и возрастающие с ростом частоты значения добротности резонансных кривых волн Лэмба в исследованных экспериментально ПАВ-резонаторах. С целью подготовки к изготовлению образцов и экспериментальному исследованию мембранного пьезоэлектрического резонатора (МПЭ-резонатор, в англоязычной литературе Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) выполнили его FEM моделирование, имея в виду структуру «Ме1/(001) ASN/Me2» или «Ме1/(001) AlN/Me2», и продольную объёмную акустическую волну в качестве операционной моды. Приводятся результаты FEM моделирования МПЭ-резонаторов со структурами «Al/(001) AlN/Al» и «Al/(001) ASN/Al» (концентрация Sc 30%) и с одинаковыми геометрическими параметрами. Отмечено уменьшение характеристических частот МПЭ-резонатора с плёнкой ASN и большая величина промежутка «резонанс – антирезонанс», что объясняется более сильным пьезоэффектом. Так, эффективный КЭМС МПЭ-резонатора с плёнкой ASN составляет значение 15.3% по сравнению с ~10% для резонатора с AlN.

Публикации

1. Б.П. Сорокин, Г.М. Квашнин, Н.О. Асафьев, К.С. Кравчук, С.И. Бурков, А.В. Сотников Diamond-based HBAR as a Thin and Ultrathin Film Deposition Sensor Ultrasonics, - (год публикации - 2020)

2. Попов М., Чуркин В., Овсянников Д., Хабибрахманов А., Кириченко А., Скрылева Е., Пархоменко Ю., Кузнецов М., Носухин С., Сорокин П., Терентьев С., Бланк В. Ultrasmall diamond nanoparticles with unusual incompressibility Diamond and Related Materials, Vol. 96. P. 52–57. (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.04.033

3. Б.П. Сорокин, А.С. Новосёлов, Г.М. Квашнин, Н.В. Лупарев, А.Б. Шипилов, Н.О. Асафьев СЕНСОР НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ И СВЕРХТОНКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ОАВ-РЕЗОНАТОРА НА АЛМАЗНОЙ ПОДЛОЖКЕ Сб. тез. докладов II Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. Москва, г. Троицк, 29 - 31 мая 2019 г., http://ruscarbon.org/docs/Carbon_Conference_2019-Theses_web.pdf. С. 251 – 253. (год публикации - 2019)

4. Г.М. Квашнин, Б.П. Сорокин, А.С. Новосёлов, А.Б. Шипилов, Н.О. Асафьев, Н.В. Лупарев 2D И 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУРАХ НА АЛМАЗНЫХ ПОДЛОЖКАХ Сб. тез. докладов II Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. Москва, г. Троицк, 29 - 31 мая 2019 г. Стр. 132 – 134., http://ruscarbon.org/docs/Carbon_Conference_2019-Theses_web.pdf. С. 132 – 134. (год публикации - 2019)

5. Шипилов А.Б., Сорокин Б.П., Квашнин Г.М., Новосёлов А.С., Асафьев Н.О. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ СКОРОСТЕЙ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН И УПРУГИХ МОДУЛЕЙ АЛМАЗА В ДИАПАЗОНЕ 4 - 400 K И ТКЧ(1) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР Al/AlN/Mo/(100) алмаз/Me Сб. тез. докладов II Международной конференции молодых ученых, работающих в области углеродных материалов. Москва, г. Троицк, 29 - 31 мая 2019 г., http://ruscarbon.org/docs/Carbon_Conference_2019-Theses_web.pdf. С. 326 – 328. (год публикации - 2019)

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Описание выполненных работ по этапу 2020 г. Всего за 2020 г. было осуществлено 4 технологических серии изготовления экспериментальных образцов акустических резонаторов различных типов с применением пьезоэлектрической плёнки нитрида алюминия-скандия Al(1-x)Sc(x)N с различным содержанием Sc. I серия 2020 г. Назначение: Образцы SMR-резонаторов со структурой «Al/ASN/Pt/Al/ … Pt/Al/Si» для измерений акустических и пьезоэлектрических свойств плёнки ASN. Содержание Sc 34-35%. II серия 2020 г. Назначение: Образцы ПАВ- и ОАВ-резонаторов со структурами «Al-ВШП/ASN/(100) алмаз» и «Al/ASN/Mo /(100) алмаз» для измерений акустических и пьезоэлектрических свойств плёнки ASN и исследований распространения волн Лэмба. Содержание Sc 27-28%. III серия 2020 г. Назначение: Образцы ПАВ- и ОАВ-резонаторов со структурами «Al-ВШП/ASN/(100) алмаз» и «Al/ASN/Pt/(100) алмаз» для измерений акустических, пьезоэлектрических и диэлектрических свойств плёнок ASN, исследований распространения волн Лэмба и сенсоров. Содержание Sc 18%. IV серия 2020 г. Назначение: Образцы FBAR/ASN и ОАВ-резонаторов со структурами «Al/ASN/Al/(111) Si» и «Al/ASN/Pt/(100) алмаз» для измерений акустических и пьезоэлектрических свойств плёнок ASN. Содержание Sc 15%. 1. Проведено ab initio исследование зависимости электромеханических свойств (ЭМС) нитрида алюминия-скандия – упругих, пьезоэлектрических и диэлектрических постоянных – от концентрации Sc (1>х>0). Исследованы особенности кристаллической и электронной структуры Al(1-x)Sc(x)N в фазах вюрцита и каменной соли. 2. Изучено влияние изменения концентрации Sc в соединениях Al(1-x)Sc(x)N на их электронные свойства. 3. На основе анализа АЧХ ОАВ-резонаторов с подложками из синтетических алмазов рассчитаны частотные зависимости ненагруженной добротности. 4. Выполнен расчёт фазовых скоростей как продольных, так и сдвиговых акустических волн на СВЧ в образцах синтетических алмазов исходя из анализа характеристических частот обертонов ОАВ-резонаторов. 5. Разработаны, изготовлены и исследованы экспериментальные образцы ОАВ-резонаторов с конструктивными изменениями, направленными на подавление ингармоник. 6. Выполнено экспериментальное исследование акустических параметров композитных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках на частотах до 40 ГГц. 7. Исследовано изменения характера чувствительности акустоэлектронного сенсора на основе композитного ОАВ-резонатора нпри массовой нагрузке, акустически несогласованной с алмазной подложкой. 8. Исследовано влияние температуры на характер чувствительности и измерены температурные коэффициенты частоты СВЧ акустоэлектронных сенсоров. 9. Разработаны и исследованы экспериментальные образцы корпусированных (в миниатюрном исполнении) и лабораторных вариантов СВЧ акустоэлектронных сенсоров. 10. Исследованы возможности применения СВЧ акустоэлектронных сенсоров для изучения in situ фазовых превращений в твёрдых телах. 11. Разработана топология ПАВ-резонаторов и экспериментальное исследовано возбуждение волн Лэмба в направлениях [100] и [110] алмазных подложек с ориентацией (001) в диапазоне 0,5 – 10 ГГц. 12. Сделаны оценки возможности применения волн Лэмба в СВЧ акустоэлектронных сенсорах. 13. С помощью МКЭ моделирования выполнено теоретическое исследование дисперсионных свойств 3-хслойной пьезоэлектрической слоистой структуры «Ме1/(001) ASN/Me2». 14. Разработан дизайн и топологии мембранных пьезоэлектрических (МПЭ) резонаторов и акустического резонатора с Брэгговским отражателем на основе плёнки нитрида алюминия-скандия. Разработка акустического резонатора с Брэгговским отражателем осуществлена дополнительно к плану работ этапа.. 15. Исследованы амплитудно- фазочастотные характеристики МПЭ-резонаторов на СВЧ. 16. Получены результаты применения МПЭ-резонатора со структурой «Ме1/(001) ASN/Me2» для исследования акустических и электромеханических свойств плёнок ASN. 2.17. Обобщены результаты исследований. Даны рекомендации практических приложений в направлениях использования композитных многообертонных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках в диапазоне КВЧ, применений СВЧ акустоэлектронных сенсоров для физико-химических исследований, приложений СВЧ МПЭ-резонаторов на нитриде алюминия-скандия в устройствах пьезотехники широкого назначения, например в мобильной телефонии. Полученные в 2020 г. основные научные результаты. * Разработана устойчиво воспроизводимая технология синтеза пьезоэлектрических плёнок нитрида алюминия-скандия с различными концентрациями Sc. Установлено, что плёнки нитрида алюминия-скандия хорошо показали себя в акустоэлектронных устройствах, включая возбуждение акустических волн на частотах до 40 ГГц. Полученные результаты можно успешно распространить на применение данного эффективного материала в различных устройствах – пьезоэлектрических преобразователях, устройствах утилизации энергии шумов и вибраций, тонкоплёночных акустических резонаторах и фильтрах и др. *Разработаны ПАВ-резонаторы на алмазных подложках для возбуждения СВЧ волн Лэмба. Показано, что достигнуто возбуждение волн Лэмба вплоть до частот 10 ГГц с добротностью ~2000. СВЧ волны Лэмба могут быть использованы как высокодобротные операционные моды для акустических резонаторов, фильтров и линий задержки. *Разработаны экспериментальные образцы корпусированного (в миниатюрном исполнении) и лабораторного вариантов СВЧ акустоэлектронных масс-сенсоров. Проведенные исследования термостабильности и работоспособности сенсоров показали их устойчивость к внешним воздействиям, включая влияние химически активных веществ, воспроизводимость результатов, сохранение достаточно высокой (~4000 на 20 ГГц) добротности даже при напылении относительно толстых (~600 нм) плёнок Pt, возможность многократного применения. Впервые получены данные о слабом влиянии напыляемых металлических плёнок на СВЧ добротность сенсора. Экспериментальные результаты по напылению металлических плёнок Al, Sc, Mo и Pt находятся в прекрасном соответствии с модельными, полученными методом МКЭ с помощью программного пакета COMSOL MultiPhysics. *Разработаны тонкоплёночные пьезоэлектрические резонаторы на объёмных акустических волнах мембранного типа (МПЭ-резонатор, Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) и резонаторы с Брэгговским отражателем (Solidly Mounted resonator, SMR) на плёнке нитрида алюминия-скандия толщиной 2 мкм с использованием продольной объёмной акустической волны в качестве операционной моды. Топология электродных структур была разработана для измерений резонаторов как в одно- так и двухпортовом режимах с использованием зондов G-S-G. Для изготовления слепых отверстий в кремнии под активными зонами МПЭ-резонаторов разработана технология плазменного травления. Получено, что МПЭ-резонатор на основе структуры Al/Al(0.85)Sc(0.15)N/Al (120 нм/2000 нм/120 нм) возбуждался на основной гармонике 2.27 ГГц с добротностью ~100 и КЭМС k(33) = 22.6%. Наблюдались также 2-я (~4,5 ГГц) и 3-я (~6,7 ГГц) гармоники. Поэтому при уменьшении толщины плёнки нитрида алюминия-скандия можно будет получить возбуждение МПЭ-резонаторов на более высоких значениях частоты 1-й гармоники. * Достигнуто расширение операционных частот композитных многообертонных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках в область крайне высоких частот (КВЧ). Впервые было получено возбуждение продольных объемных акустических волн не только на СВЧ, но и в расширенной полосе КВЧ до 40 ГГц. В качестве эффективного пьезоэлектрического преобразователя использовалась пленка нитрида алюминия-скандия Установлено, что максимальная величина добротности изменяется вблизи значения около 10000 во всех исследованных частотных диапазонах. Постоянное значение Q, не зависящее от приращения частоты, можно объяснить в терминах приближения Ландау-Румера для частотной зависимости акустического затухания в алмазе. Получена оценка параметра качества композитного ОАВ-резонатора Q*f ~ 4*10^14 Гц на частоте 40 ГГц. Это значение превосходит все известные данные среди аналогичных устройств. Полученные результаты будут полезны при разработке СВЧ- и КВЧ-акустических резонаторов, а также высокочувствительных акустических датчиков. Освоение КВЧ-диапазона открывает возможность получения акустических волн субмикронного и нанометрового масштаба (в различных средах) и осуществления ранее недоступных акустических исследований микро- и нанообъектов.

Публикации

1. Бурков С.И., Плетнев О.Н., Турчин П.П., Золотова О.П., Сорокин Б.П. Influence of Uniaxial Pressure on the Characteristics of Lamb and SH Wave Propagation in LiNbO3 Crystalline Plates Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics, Vol. 14, No 1. P. 1–12 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.17516/1997-1397-2021-14-1-1-12

2. Голованов А.В., Лупарев Н.В., Сорокин Б.П. Модификация алмазной поверхности при фотолитографии, плазмохимической чистке и магнетронном осаждении Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология., Т. 63, № 11. С. 49-56 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206311.6232

3. Квашнин Г., Сорокин Б., Бурков C. Peculiarities of Microwave Lamb Wave Excitation in Composite SAW Resonator Based on Diamond Substrate Proc. 2020 Joint Conference of the IEEE International Frequency Control Symposium and International Symposium on Applications of Ferroelectrics (IFCS-ISAF), Keystone, Colorado, USA., P. 1-4 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1109/IFCS-ISAF41089.2020.9234948

4. Квашнин Г.М., Сорокин Б.П. Peculiarities of energy trapping of the UHF elastic waves in diamond-based piezoelectric layered structure. II. Lateral energy flow Ultrasonics, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.ultras.2020.106311

5. Квашнин Г.М., Сорокин Б.П., Бурков C.И. Возбуждение поверхностных акустических волн и волн Лэмба на СВЧ в пьезоэлектрической слоистой структуре на основе алмаза АКУСТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, Том 67, № 1. С. 1–10 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.31857/S0320791921010020

6. Лупарев Н.В., Сорокин Б.П., Аксёненков В.В. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК НИТРИДА АЛЮМИНИЯ-СКАНДИЯ В СОСТАВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР С ПОДЛОЖКАМИ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО МОНОКРИСТАЛЛА АЛМАЗА Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология., Т. 63, вып. 12. С. 77-84 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206312.6312

7. Сорокин Б., Квашнин Г., Асафьев Н., Кравчук К., Лупарев Н., Сотников А. Microwave Diamond-based HBAR as Ultrathin Film Sensor. Pt Deposition Proc. 2020 Joint Conference of the IEEE International Frequency Control Symposium and International Symposium on Applications of Ferroelectrics (IFCS-ISAF). Keystone, Colorado, USA., P. 1-4 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1109/IFCS-ISAF41089.2020.9234948

8. Сорокин Б.П., Квашнин Г.М., Лупарев Н.В., Асафьев Н.О., Щербаков Д.А. Исследования СВЧ акустических сенсоров на подложках из синтетического алмаза Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология., Т. 63, №12. С. 63-70. (год публикации - 2020)

9. Сорокин Б.П., Новосёлов А.С., Квашнин Г.М., Лупарев Н.В., Асафьев Н.О., Шипилов А.Б., Аксёненков В.В. Development and Study of Composite Acoustic Resonators with Al/(Al, Sc)N/Mo/Diamond Structure with a High Q Factor in the UHF Range Acoustical Physics, Vol. 65, No. 3. P. 263–268. (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1134/S1063771019030072

10. Сорокин Б.П., Квашнин Г.М., Асафьев Н.О., Лупарев Н.В., Щербаков Д.А., Кравчук К.С. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СВЧ АКУСТИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ И СЕНСОРОВ НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО АЛМАЗА Сб. тез. докладов Двенадцатой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, г. Троицк, 27– 28 октября 2020 г.), С. 176-177 (год публикации - 2020)

11. Сорокин Б.П., Квашнин Г.М., Асафьев Н.О., Лупарев Н.В., Щербаков Д.А., Сорокин П.Б., Жуков В.В., Аксёненков В.В. Экспериментальные и теоретические исследования структуры и физических свойств нитрида алюминия-скандия – перспективного материала для алмазной электроники Сб. тез. докладов Двенадцатой Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (Москва, г. Троицк, 27– 28 октября 2020 г.), с. 174-175 (год публикации - 2020)

12. Сорокин Б.П., Квашнин Г.М., Асафьев Н.О., Лупарев Н.В. СВЧ акустический масс-сенсор -, 2723956 (год публикации - )

Возможность практического использования результатов
1. Впервые в России разработана технология синтеза эффективных пьезоэлектрических плёнок нитрида алюминия-скандия с различными концентрациями Sc, кратно превосходящих по своим свойствам нитрид алюминия. Установлено, что плёнки нитрида алюминия-скандия хорошо показали себя в акустоэлектронных устройствах, включая возбуждение акустических волн на частотах до 40 ГГц. Полученные результаты можно успешно распространить на применение данного эффективного материала в различных устройствах – пьезоэлектрических преобразователях, устройствах утилизации энергии шумов и вибраций, тонкоплёночных акустических резонаторах и фильтрах, акустоэлектронных сенсорах и др. 2. Впервые в мире разработаны экспериментальные образцы корпусированного (в миниатюрном исполнении) и лабораторного вариантов акустоэлектронных масс-сенсоров на алмазных подложках с операционными частотами до 20 ГГц. Получен патент РФ. Применение СВЧ операционных частот существенно повышает чувствительность сенсора. Проведенные исследования термостабильности и работоспособности сенсоров показали их устойчивость к внешним воздействиям, включая влияние химически активных веществ, воспроизводимость результатов, сохранение достаточно высокой (~4000 на 20 ГГц) добротности даже при напылении относительно толстых (~600 нм) плёнок Pt, биологическая толерантность рабочей алмазной поверхности, стойкость к абразивному износу, возможность многократного применения. Тем самым данное устройство обладает значительными преимуществами над МЭМС и НЭМС сенсорными устройствами, а также другими акустоэлектронными сенсорами. В целом, для разработанных СВЧ акустоэлектронных сенсоров можно указать на расширение сферы применений для физико-химических исследований химических реакций in situ, фазовых переходов и фазовых трансформаций в твёрдых телах и жидкостях в локальных микрообъёмах и др. Перспективным является применение для идентификации и исследований микрочастиц, в том числе, в микробиологии. 3. Разработаны тонкоплёночные СВЧ пьезоэлектрические резонаторы на объёмных акустических волнах мембранного типа (МПЭ-резонатор, Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR) и резонаторы с Брэгговским отражателем (Solidly Mounted resonator, SMR) на плёнке нитрида алюминия-скандия толщиной 2 мкм с использованием продольной ОАВ в качестве операционной моды. В России применение нитрида алюминия-скандия в составе тонкоплёночных резонаторов осуществлено впервые. Технология магнетронного напыления при изготовлении тонкоплёночных резонаторов совместима с планарными технологиями микроэлектроники и включает в себя использование кремниевых подложек, хорошо освоенных промышленностью. Тем самым ожидаемые затраты на производство единицы продукции не будут значительными. Результаты по СВЧ МПЭ- и SMR-резонаторам могут представлять значительный интерес для разработчиков функциональных акустоэлектронных компонентов, таких как фильтры, дуплексеры, резонаторы и др., применяемые в различных устройствах широкого назначения, например в мобильной телефонии. 4. Впервые в мире было достигнуто расширение операционных частот композитных многообертонных ОАВ-резонаторов на алмазных подложках в область крайне высоких частот (КВЧ) до 40 ГГц. В качестве эффективного пьезоэлектрического преобразователя использовалась пленка нитрида алюминия-скандия. Установлено, что максимальная величина добротности изменяется вблизи значения около 10000 во всех исследованных частотных диапазонах. Получена оценка параметра качества композитного ОАВ-резонатора Q*f ~ 4*10^14 Гц на частоте 40 ГГц. Это значение превосходит все известные данные среди аналогичных устройств. Полученные результаты будут полезны при разработке СВЧ- и КВЧ акустических резонаторов, а также сверхчувствительных акустоэлектронных сенсоров. Освоение КВЧ-диапазона открывает возможность получения акустических волн субмикронного и нанометрового масштаба длин волн (в различных средах) и осуществления ранее недоступных акустических исследований микро- и нанообъектов.