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Author: Schmidt, Hagen × Subject: piezoelectric ×

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    Transport and Electromechanical Properties of Ca3TaGa3Si2O14 Piezoelectric Crystals at Extreme Temperatures
    (Cham : Springer Nature Switzerland, 2019) Suhak, Yuriy; Johnson, Ward L.; Sotnikov, Andrei; Schmidt, Hagen; Fritze, Holger
    Transport mechanisms in structurally ordered piezoelectric Ca3TaGa3Si2O14 (CTGS) single crystals are studied in the temperature range of 1000-1300 °C by application of the isotope 18O as a tracer and subsequent analysis of diffusion profiles of this isotope using secondary ion mass spectrometry (SIMS). Determined oxygen self-diffusion coefficients enable calculation of oxygen ion contribution to the total conductivity, which is shown to be small. Since very low contributions of the cations have to be expected, the total conductivity must be dominated by electron transport. Ion and electron conductivities are governed by different mechanisms with activation energies (1.9±0.1) eV and (1.2±0.07) eV, respectively. Further, the electromechanical losses are studied as a function of temperature by means of impedance spectroscopy on samples with electrodes and a contactless tone-burst excitation technique. At temperatures above 650 °C the conductivity-related losses are dominant. Finally, the operation of CTGS resonators is demonstrated at cryogenic temperatures and materials piezoelectric strain constants are determined from 4.2 K to room temperature. Copyright © Materials Research Society 2019.
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    A Dual-Mode Surface Acoustic Wave Delay Line for the Detection of Ice on 64°-Rotated Y-Cut Lithium Niobate
    (Basel : MDPI, 2024) Schulmeyer, Philipp; Weihnacht, Manfred; Schmidt, Hagen
    Ice accumulation on infrastructure poses severe safety risks and economic losses, necessitating effective detection and monitoring solutions. This study introduces a novel approach employing surface acoustic wave (SAW) sensors, known for their small size, wireless operation, energy self-sufficiency, and retrofit capability. Utilizing a SAW dual-mode delay line device on a 64°-rotated Y-cut lithium niobate substrate, we demonstrate a solution for combined ice detection and temperature measurement. In addition to the shear-horizontal polarized leaky SAW, our findings reveal an electrically excitable Rayleigh-type wave in the X+90° direction on the same cut. Experimental results in a temperature chamber confirm capability for reliable differentiation between liquid water and ice loading and simultaneous temperature measurements. This research presents a promising advancement in addressing safety concerns and economic losses associated with ice accretion.
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    Mikroakustischer Mischer für Laboranalysensysteme - MiMi, Teilprojekt 1: Akustoelektronische Fluid-Mikroaktorik : Schlussbericht zum InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek (TIB), 2016) Schmidt, Hagen
    Im Rahmen des Projekts wurden Funktionsprinzipien der Akustoelektronik, d.h. der akustischen Oberflächen- und Volumenwellen-Technik (surface acoustic waves: SAW, bulk acoustic waves: BAW) für die Nutzung zur Fluidaktorik in Laboranalysensystemen untersucht und weiterentwickelt. Angestrebt wurden vor allem kostengünstige und applikationsangepasste mikroakustische Lösungen. Hierzu wurden die Grundlagen verschiedener mikroakustischer Fluid-Manipulationen, wie Mischen/Homogenisieren, Erwärmen und Zerstäuben, für einen effizienten Einsatz in kommerziellen Anwendungen aufbereitet. Dies umfasste auch die Entwicklung von innovativen und kosteneffizienten Technologien zur flüssigkeitsdichten Verkapselung der Fluid-Mikroaktoren sowie Systemdesign, Aufbau, Charakterisierung und Optimierung derartiger Baugruppen für den Einsatz in unterschiedlichen Labor- und Analysengeräten. Es wurden mehrere Technologien auf ihre mikroakustische Tauglichkeit untersucht und Verkapselungsmaterialien charakterisiert, darunter silikatische Gläser und organische Polymere Auf der Geräteseite wurden ein Mischstab für den Einsatz in Autosamplern sowie eine optische Messzelle mit Mischfunktion als geeignete Anwendungen identifiziert. Mit den ausgewählten Verkapselungstechnologien ausgestattete mikroakustische Aktoren konnten erfolgreich gemeinsam mit den Projektpartnern im Rahmen von Demonstrationssystemen realisiert und getestet werden.