一維壓電聲子晶體熱輸運(yùn)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、本文研究了具有壓電特性的周期性和準(zhǔn)周期性超晶格結(jié)構(gòu)中聲學(xué)聲子的透射能譜。按照聲子晶體的概念，這兩種超晶格可以被看作是一維聲子晶體和準(zhǔn)一維聲子晶體。文中選取了具有纖鋅礦對(duì)稱性和閃鋅礦對(duì)稱性的Ⅲ-Ⅴ族氮化物A1N和GaN作為聲子晶體的組元，采用連續(xù)力學(xué)模型模擬了聲學(xué)聲子的運(yùn)動(dòng)。其中，為了研究在應(yīng)力場(chǎng)條件下壓電極化場(chǎng)對(duì)聲子透射能譜的影響，對(duì)材料中的電磁場(chǎng)作了準(zhǔn)靜態(tài)近似。在文中規(guī)定x軸垂直于層狀介質(zhì)的交界面，同時(shí)規(guī)定z軸與纖鋅礦對(duì)稱性下的6重軸

2、或閃鋅礦對(duì)稱性下的4重軸相重合。本文使用傳遞矩陣方法使得聲子透射系數(shù)的表達(dá)顯得直觀清晰。由于在模擬聲子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中考慮了表面波對(duì)聲子輸運(yùn)的影響，因此本文使用了4×4階傳遞矩陣來(lái)研究出射模式與入射模式之間的關(guān)系。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，只要介質(zhì)層數(shù)達(dá)到一定的數(shù)目，無(wú)論是在周期性結(jié)構(gòu)還是準(zhǔn)周期性結(jié)構(gòu)中都可以對(duì)頻率為1011Hz左右的聲子產(chǎn)生禁帶效應(yīng)。另外，相比于纖鋅礦對(duì)稱性，閃鋅礦對(duì)稱性下聲子透射能譜的導(dǎo)帶邊緣發(fā)生了明顯的藍(lán)移。同時(shí)本文還詳細(xì)討論