Acoustic Phonon Tunneling and Heat Transport due to Evanescent Electric Fields

The authors describe how acoustic phonons can directly tunnel through vacuum and, therefore, transmit energy and conduct heat between bodies that are separated by a vacuum gap. This effect is enabled by introducing a coupling mechanism, such as piezoelectricity, that strongly couples electric field and lattice deformation. The electric field leaks into the vacuum as an evanescent field, which leads to finite solid-vacuum-solid transmission probability. Due to strong resonances in the system some phonons can go through the vacuum gap with (or close to) unity transmission, which leads to significant thermal conductance and heat flux.Comment: main text, 3 figures, supplementary materia

Extraction of lateral eigenmode properties in thin film bulk acoustic wave resonator from interferometric measurements

A heterodyne laser interferometer is used to study acoustic wave fields excited in a 1.8 GHz AlN thin film bulk acoustic waveresonator. The electrical response of the resonator exhibits a strong thickness resonance onto which spurious modes, caused by lateral standing plate waves, are superposed. Optical interferometermeasurements are used to extract dispersion curves of the laterally propagating waves responsible for the spurious responses. A discrete eigenmode spectrum due to the finite lateral dimensions of the resonator is observed. An equivalent circuit model for a multimode resonator is fitted to the mechanical resonator response extracted along a single curve in the dispersion diagram, and is used to determine properties, such as Q-values, of the individual lateral eigenmodes.Measuredwave field images, extracted dispersion curves, and the eigenmode spectrum with the model fitting results are presented.Peer reviewe

Characterization of energy trapping in a bulk acoustic wave resonator

Acoustic wave fields both within the active electrode area of a solidly mounted 1.8 GHz bulk acoustic waveresonator, and around it in the surrounding region, are measured using a heterodyne laser interferometer. Plate-wave dispersion diagrams for both regions are extracted from the measurement data. The experimental dispersion data reveal the cutoff frequencies of the acoustic vibration modes in the region surrounding the resonator, and, therefore, the energy trapping range of the resonator can readily be determined. The measureddispersionproperties of the surrounding region, together with the abruptly diminishing amplitude of the dispersion curves in the resonator, signal the onset of acoustic leakage from the resonator. This information is important for verifying and further developing the simulation tools used for the design of the resonators. Experimental wave field images, dispersion diagrams for both regions, and the threshold for energy leakage are discussed.Peer reviewe

Häviöiden pienentäminen kytkettyihin resonaattoreihin perustuvissa pinta-aaltosuodattimissa GHz-taajuuksilla

This thesis discusses loss mechanisms in periodic and quasi-periodic leaky surface acoustic wave (LSAW) coupled resonator filters (CRFs) operating at GHz frequencies and methods to suppress those mechanisms. The work focuses on resistive losses in the interdigital transducer (IDT) electrodes, acoustic loss resulting from conversion of SAW to bulk acoustic waves (BAW) at discontinuities of periodicity, and filter topologies striving for minimizing these mechanisms. Furthermore, losses resulting from acoustic radiation from connecting electrodes (busbars) of IDTs on LSAW substrates are studied. Novel topologies for low-loss filters at 1-2 GHz frequencies presented in this work comprise (i) two different CRF tracks operating electrically in parallel, (ii) a 5-IDT longitudinal CRF with distributed gaps, and (iii) a double-resonance filter structure proposed here for the first time. In all of the devices, 42°-LiTaO3 is used as the piezoelectric substrate. The operation of the proposed devices is analyzed and their attainable performance is demonstrated with experimental results. Extremely low-loss filter performance with insertion loss on the order of 1 dB is obtained in 2 GHz range with all proposed topologies. In addition, principles and methods for design and simulation of CRFs is discussed in this thesis, and stochastic (global) optimization algorithms specifically suited for multi-element CRFs are proposed. Furthermore, non-synchronous resonator elements for use with CRFs on leaky substrates are considered, and the effect of contact pad topology on filter performance is discussed based on experimental results.Tämä väitöstutkimus käsittelee 1-2 GHz:n taajuusalueella toimivissa periodisissa ja kvasiperiodisissa vuotaviin akustisiin pinta-aaltoihin (LSAW) perustuvissa, akustisesti pitkittäisesti kytketyissä suodattimissa (CRF) esiintyviä häviömekanismeja ja keinoja pienentää niistä johtuvaa vaimennusta suodattimen päästökaistalla. Tutkimuksen painopisteet ovat (i) sormimuuntimissa (IDT) esiintyvät resistiiviset häviöt, (ii) akustiset häviöt, jotka johtuvat pinta-aallon muuntumisesta tilavuusaalloksi kohdissa, joissa rakenteen periodisuus katkeaa, sekä (iii) suodatinrakenteet, joilla pyritään minimoimaan nämä häviöt. Edellämainittujen häviömekanismien lisäksi on tutkittu sormimuuntimien kytkentäelektrodeissa (busbar) tapahtuvasta akustisesta säteilystä aiheutuvia häviöitä. Tutkittuja akustisia suodatinrakenteita on mallinnettu käyttämällä kytkettyjen aaltomuotojen mallia (COM). Tässä työssä esitellään seuraavat 1-2 GHz:n taajuudella toimivat vähähäviöiset suodatinrakenteet: (i) suodatin, joka koostuu kahdesta rinnankytketystä, keskenään erilaisesta CRF-rakenteesta, (ii) akustisesti pitkittäisesti kytketty, viidestä IDT:stä koostuva suodatin, jossa on käytetty hajautettuja rakoja muuntimien välissä, ja (iii) täysin uudentyyppinen akustiseen kaksoisresonanssiin perustuva suodatinrakenne. Kaikissa tutkituissa rakenteissa pietsosähköisenä alustamateriaalina käytetään 42°-litiumtantalaattia. Kehitettyjen laitteiden toiminta analysoidaan ja niillä saavutettava suorituskyky todennetaan kokeellisin tuloksin. Kaikilla rakenteilla saavutetaan erittäin pienet häviöt, luokkaa 1 dB 2 GHz:n taajuudella. Erittäin vähähäviöisessä viiden IDT:n suotimessa väliinkytkentävaimennus on pienimmillään alle 1 dB, mikä merkitsee huomattavaa parannusta aiemmin raportoituihin vastaavantyyppisiin laitteisiin nähden. Tässä työssä ensimmäistä kertaa raportoitu kaksoisresonanssisuodatin antaa 1.6 GHz:n taajuudella vasteen, jonka suhteellinen kaistanleveys on 1-2% keskitaajuudesta ja väliinkytkentävaimennus päästökaistalla ∼ 1.1 dB. Työssä käsitellään myös CRF-suodattimien suunnittelussa ja mallintamisessa käytettyjä periaatteita ja menetelmiä sekä tässä työssä kehitettyjä CRF-suodattimien optimointiin erityisesti sopivia stokastisia (globaaleja) optimointimenetelmiä. Lisäksi tutkitaan epäsynkronisten resonaattorirakenteiden toimintaa LSAW-alustoilla ja kontaktimetalloinnin vaikutusta suodattimen toimintaan.reviewe

Nuorten seksuaalikasvatus vanhempien näkökulmasta Lapin alueella

Opinnäytetyömme toimeksiantajana on Seksuaaliterveys Lapin lasten, nuorten ja perheiden voimavaraksi -hanke. Toimeksiantajamme hankkeen tavoitteena on seksuaalikasvatuksen parantaminen Lapin alueella. Opinnäytetyömme tukee hanketta antamalla tietoa vanhempien antamasta seksuaalikasvatuksesta. Haastattelimme yhteensä kahdeksaa vanhempaa. Opinnäytetyömme tarkoituksena on tiedon kerääminen vanhempia haastattelemalla Lapin alueella. Opinnäytetyömme tavoitteina ovat seksuaalikasvatuksen parantaminen sekä vanhempien tukeminen seksuaalikasvattajina Lapin alueella.  Halusimme myös selvittää, millaista tukea vanhemmat kaipaisivat terveydenhuollolta sekä muilta nuorten kasvatukseen osallistuvilta tahoilta seksuaalikasvatuksen suhteen.   Tutkimuksemme tuloksissa nousee esille, että haastatteluihin osallistuneilla vanhemmilla oli puutteita seksuaali- ja lisääntymisterveyden tiedollisessa sisällössä. Suurin osa vanhemmista kuvaili antaneensa seksuaalikasvatusta nuorille murrosiän alettua. Tutkimustuloksissa ilmenee, että vanhemmat tarvitsivat tukea seksuaalikasvatukseen, mutta he eivät kuitenkaan useimmissa tapauksissa olleet halunneet tai osanneet sitä hakea. Vanhempien kehittämisideat koskivat suurimmaksi osaksi peruskoulun seksuaaliopetusta ja sen toteuttamistapoja.  Mielestämme seksuaalikasvatus sekä siitä puhuminen on edelleen yhteiskunnassamme jollain tavalla vaikeaa, eikä niin luonnollista kuin sen pitäisi olla.  The mandator of our thesis is Sexual health as a resource for Lapland's children, youth and families -project. Our applicant's project's goal is to improve sex education in the Lapland area. From our point of view our thesis supports the project by giving information from sex education given by parents. We interviewed all together eight parents. The purpose of our thesis is to gather information by interviewing parents living in the Lapland area. The goal of our thesis is to improve sex education, and to support parents as sexual educators in Lapland. We also wanted to investigate what kind of support do the parents long for from health care and all the other participants regarding sex education. The results of our research point out that the interviewed parents had some lack of knowledge in informative content of sexual and generative health. Most of the parents described given sex education to young people after reaching puberty. The results also prove that the parents would have needed support in sex education, but in most of the cases they didn't want to or just didn't know how to search for help. The development ideas from the parents regarded mostly sex education given in grade school and the ways of executing it. We think that sex education and discussing about it is still hard in our society, and not as natural as it is supposed to be