В результате выполнения второго этапа проекта (2024 — 2025 гг.) разработана технология создания многослойной структуры, состоящей из диэлектрической пластины с высокой анизотропией и слоя пьезоэлектрика с высоким коэффициентом электромеханической связи. Эта технология была успешно апробирована на пластинах парателлурита и ниобата лития (также танталата лития и пьезокерамики). Технологический процесс включает химическую мойку с сушкой, плазменную чистку и активацию поверхности, а затем применение метода низкотемпературного бондинга в вакууме. Завершающим этапом является шлифовка и полировка пьезоэлектрического слоя или подложки для достижения заданных параметров поверхности и толщины слоев. Полученные образцы слоистых структур, на основе парателлурита и ниобата лития, исследованы с использованием методов сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, рамановской спектроскопии, энергодисперсионного анализа и атомно-силовой микроскопии. Результаты показали, что в процессе низкотемпературного бондинга не возникают новые химические связи или сложные оксиды, а также не наблюдаются новые фазы на границе раздела, не характерные для исходных материалов. Сцепление поверхностей происходит за счет сил Ван-дер-ваальсового взаимодействия и электростатических сил, возникающих в результате активации поверхностных зарядовых состояний во время плазменной обработки. Метод конечных элементов, позволил разработать оптимальную топологию встречно-штыревых преобразователей для создания акустоэлектронных устройств на основе слоистой структуры TeO₂/LiNbO₃ («диэлектрическая пластина – пьезоэлектрический слой»). Моделирование обеспечило воспроизведение реальной экспериментальной ситуации и дало возможность оценить влияние геометрических параметров преобразователей на характеристики обратных волн в исследуемых структурах. На основе структуры «диэлектрическая пластина – пьезоэлектрический слой» (TeO₂/LiNbO₃) был создан набор экспериментальных образцов акустоэлектронного устройства, который включает как наборы встречно-штыревых преобразователей на одной пластине, так и единичные преобразователи с различными комбинациями пластин парателлурита и ниобата лития различной ориентации. Сравнение полученных экспериментальных результатов с теоретическими данными показало практически идеальное совпадение амплитуды и положения пика для обратной волны A1. Разработан и создан автоматизированный экспериментальный стенд исследования влияния температуры на свойства акустических волн, с возможностью автоматической фиксации данных на персональном компьютере. В качестве основы использована компактная низкотемпературная камера, векторный анализатор цепей и 16-канальный блок переключения между преобразователями. Экспериментальные исследования влияния температуры на свойства обратных акустических волн подтвердили теоретические результаты первого этапа проекта. При повышении температуры резонансный пик, соответствующий обратной волне A1, монотонно смещается к более низким частотам. Температурная чувствительность положения пика обратной волны A1 почти в два раза превышает таковую у обратной волны SH1. Проведенные теоретические исследования влияния проводимости и вязкости жидкости показали, что наибольшая чувствительность затухания к проводимости показала обратная волна существующая в структуре — ниобат лития(Y-срез)/теллур(X-срез), при отношении толщин LiNbO3/Te = 0.03. Наибольшая чувствительность фазовой скорости наблюдалась у той же волны при соотношении толщина 0.02. Наибольшую чувствительность затухания к вязкости проявила волна в пластине теллура без пленки. Наибольшая чувствительность фазовой скорости наблюдалась у волны с пластиной теллура и пленкой ниобата лития при отношении толщины пленки к толщине пластины равном 0.03 для диапазона вязкости от 0 до 1000 сПуаз. При вязкости от 1000 до 1500 сПуаз наиболее чувствительной была та же волна с толщиной пленки равной 0.02 от толщины пластины.

—

В результате выполнения первого этапа  проекта (2023 — 2024 гг.) методом матрицы передачи проведен теоретический анализ распространения акустических волн в диэлектрических пластинах, характеризующихся сильной анизотропией (теллур, титанат бария, йодат лития, парателлурит). Построены дисперсионные зависимости акустических волн различных типов (антисимметричные и симметричные волны Лэмба, волны с поперечно-горизонтальной поляризацией) и порядков (нулевой и высших порядков) для различных кристаллографических ориентаций исследованных материалов. Обнаружено, что в парателлурите TeO2, теллуре Te и йодате лития LiIO3 присутствуют ветви, соответствующие обратным волнам. Однако в титанате бария таких волн в исследованном частотном диапазоне обнаружено не было. Обнаружено, что ширина частотного диапазона существования таких волн меньше, чем в таких материалах как ниобат лития и ниобат калия. Судя по всему это связано с небольшой пьезоактивностью указанных материалов. Методом матрицы передачи проведен теоретический анализ особенностей существования обратных акустических волны в слоистых структурах подложка из материала с сильной анизотропией (h2)/пьезоэлектрическая пленка (h1). В качестве подложек использовались теллур, парателлурит и иодат лития, а в качестве пленок —  ниобат лития (LiNbO3), ниобат калия (KNbO3), и пьезокерамические материалы pzt и cts19. Показано, что при увеличении толщины пленки фазовая скорость обратной волны на фиксированной частоте увеличивается и точка с нулевой групповой скоростью смещается в область более низких частот. Для большинства рассмотренных слоистых структур увеличение толщины пленки приводит к уменьшению ширины частотного диапазона существования обратной акустической волны. Однако на примере слоистых структур с подложкой из теллура и пленками ниобата лития и ниобата калия была показана возможность увеличения ширины частотного диапазона существования обратной акустической волны при увеличении толщины пленки в диапазоне h1/h2 от 0 до 0.04. При использовании пленок cts19 и pzt наблюдается более сильное смещение точки с нулевой групповой скоростью в область низких частот, чем при использовании пленок из ниобата лития и ниобата калия. Это может быть объяснено большей плотностью пъезокерамических материалов. Методом конечных элементов  проведен теоретический анализ и получены дисперсионные зависимости обратной акустической волны A1, при условии приближения к одной из поверхностей пластины пьезоэлектрика идеального проводящего экрана. Показано, что при фиксации параметра hf приближение металлического экрана приводит к увеличению фазовой скорости обратной ветви волны A1. На основании полученных данных создана топология электродных структур встречно-штыревых преобразователей и экспериментальный образец – набор встречно-штыревых преобразователей, с различным пространственным периодом (длина волны 1.0-2.0 мм, шаг 0.1 мм) сформированных на поверхности пластины ниобата лития толщиной 350 мкм, методами проекционной фотолитографии и магнетронного напыления на постоянном токе. Разработана и создана экспериментальная установка для определения величины коэффициента электромеханической связи обратных акустических волн в пьезоэлектрических пластинах с большим коэффициентом электромеханической связи. Основными элементами установки являются векторный анализатор цепей, прецизионный микровинт с не вращающимся шпинделем и пластина ниобата лития с созданным на ее поверхности набором встречно-штыревых преобразователей. Экспериментально исследовано влияние расстояния от тыльной стороны пластины пьезоэлектрика (обратной от стороны расположения электродных структур резонаторов) до проводящего экрана (в диапазоне 0-500 мкм и погрешностью ±0.5 мкм) на частотные зависимости S11 параметров образцов. Показано, что приближение металлического экрана к поверхности пьезоэлектрика приводит к смещению резонансной частоты обратной волны в сторону меньших (h – толщина пластина, f – частота волны, а следовательно к увеличению фазовой скорости обратной акустической волны). Впервые экспериментально подтвержденный эффект увеличения фазовой скорости обратных акустических волн при приближении металлического экрана к поверхности пьезоэлектрика может быть объяснен следующим образом. Судя по всему электрическое поле, сопровождающее обратную волну глубоко проникает в пьезоэлектричческую пластину. Приближение металлического экрана приводит к локализации электрического поля вблизи одной стороны пластины, что в свою очередь приводит к ужестчению модулей упругости  и, соответственно к увеличению фазовой скорости. Аналогичный эффект наблюдался для волн Гуляева-Блюстейна при изменении проводимости слоя на поверхности пьезоэлектрика. Однако, в случае волн Гуляева-Блюстейна наступал момент максимальной локализации электрического поля вблизи поверхности и затем ее фазовая скорость начинала падать из-за увеличивающегося влияния эффекта закорачивания тангенциальных электрических полей. В данном случае, максимальной локализации электрическое поле не достигает и поэтому отсутствует эффект уменьшения фазовой скорости. Имеет смысл провести дополнительные исследования по непосредственной металлизации поверхности путем формирования идеально проводящей пленки на поверхности пьезоэлектрика. Это будет сделано на следующем этапе выполнения проекта. Методом матрицы передачи впервые проведен расчет фазовых и групповых скоростей, угла потока энергии и поляризация для обнаруженных обратных волн при изменении температуры на 1 градус. Получены зависимости температурного коэффициента скорости и температурного коэффициента задержки для обратной волны в диапазоне hf=1.7-1.9 в пластине йодата лития. Обнаружено, что этот параметр на порядок выше для обратных волн, чем для прямых волн в пьезоэлектрических пластинах. Это, судя по всему, связано с близостью этих волн к частоте отсечки, что приводит к их сильной зависимости от изменения параметров среды распространения. Этот вывод подтверждается тем, что величина tcv имеет наибольшее значение в начале частотного диапазона существования обратной волны, имеет минимум посередине при значении параметра hf примерно 1750 м/с, и увеличивается при дальнейшем увеличении частоты. Данный факт представляет интерес для разработки очень чувствительных температурных датчиков, но требует дополнительного исследования. Методом матрицы передачи рассчитаны зависимости температурного коэффициента скорости и температурного коэффициента задержки для обнаруженных ранее обратных волн в структурах пластина йодата лития или парателлурит — пьезоэлектрическая пленка ниобата лития или оксида цинка. Обнаружено, что и в этом случае температурный коэффициент скорости обратной волны остается очень большим. Полученные результаты требуют экспериментальной проверки.