聲子晶體帶結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、聲子晶體是由不同彈性性質(zhì)的材料周期性排列而成的彈性復(fù)合結(jié)構(gòu)體。彈性波(聲波)在這種晶體中傳播時(shí)會(huì)出現(xiàn)禁帶現(xiàn)象。因而對(duì)聲子晶體帶結(jié)構(gòu)的研究具有極大的理論和應(yīng)用價(jià)值。本文利用平面波展開法計(jì)算聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu),研究聲子晶體的結(jié)構(gòu)，組元的性質(zhì)及散射體的填充率、形狀對(duì)能帶結(jié)構(gòu)的影響，力圖為制備性能良好的聲子晶體提供理論指導(dǎo)。全文由以下五章組成： 第一章，介紹了與聲子晶體有關(guān)的基本概念，聲子晶體的研究背景和國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)。 第二章

2、，基于彈性波波動(dòng)方程,介紹了計(jì)算聲子晶體帶結(jié)構(gòu)最常用的方法——平面波展開法，簡述研究二維和三維聲子晶體的理論模型。 第三章，計(jì)算了二維固態(tài)-固態(tài)聲子晶體中不同散射體按正方形排列時(shí)的帶結(jié)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果表明：（1）當(dāng)散射體的填充率取不同值時(shí)，頻率最低的帶隙的最大值所對(duì)應(yīng)的散射體截面形狀不同；（2）當(dāng)散射體的截面為長方形時(shí), 截面的長寬比為1.2時(shí)XY模的帶隙最寬，長寬比為1時(shí)Z模的帶隙最寬；（3）當(dāng)散射體橫截面是正方形并旋轉(zhuǎn)角θ時(shí)，當(dāng)

3、θ=45o時(shí)最有利于帶隙的產(chǎn)生。 第四章，分別計(jì)算了散射體取正方體、長方體和球體三種形狀時(shí)三種不同結(jié)構(gòu)(簡立方結(jié)構(gòu)SC、面心立方結(jié)構(gòu)FCC、體心立方結(jié)構(gòu)BCC)的二組元三維聲子晶體的帶結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果顯示：（1）當(dāng)散射物為長方體時(shí)，這三種結(jié)構(gòu)(SC、FCC、BCC)可得到相似的結(jié)果，隨著高與長之比的增加帶隙寬度先增加后減小，當(dāng)高與長之比為1時(shí)達(dá)到最大值；（2）當(dāng)散射體是正方體并旋轉(zhuǎn)角θ(0o≤θ≤45o)時(shí)，SC和FCC結(jié)構(gòu)的帶隙