聲子晶體帶結構研究.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合結構體。彈性波(聲波)在這種晶體中傳播時會出現(xiàn)禁帶現(xiàn)象。因而對聲子晶體帶結構的研究具有極大的理論和應用價值。本文利用平面波展開法計算聲子晶體的能帶結構,研究聲子晶體的結構，組元的性質(zhì)及散射體的填充率、形狀對能帶結構的影響，力圖為制備性能良好的聲子晶體提供理論指導。全文由以下五章組成： 第一章，介紹了與聲子晶體有關的基本概念，聲子晶體的研究背景和國內(nèi)外研究動態(tài)。 第二章

2、，基于彈性波波動方程,介紹了計算聲子晶體帶結構最常用的方法——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的帶結構，計算結果表明：（1）當散射體的填充率取不同值時，頻率最低的帶隙的最大值所對應的散射體截面形狀不同；（2）當散射體的截面為長方形時, 截面的長寬比為1.2時XY模的帶隙最寬，長寬比為1時Z模的帶隙最寬；（3）當散射體橫截面是正方形并旋轉(zhuǎn)角θ時，當

3、θ=45o時最有利于帶隙的產(chǎn)生。 第四章，分別計算了散射體取正方體、長方體和球體三種形狀時三種不同結構(簡立方結構SC、面心立方結構FCC、體心立方結構BCC)的二組元三維聲子晶體的帶結構。計算結果顯示：（1）當散射物為長方體時，這三種結構(SC、FCC、BCC)可得到相似的結果，隨著高與長之比的增加帶隙寬度先增加后減小，當高與長之比為1時達到最大值；（2）當散射體是正方體并旋轉(zhuǎn)角θ(0o≤θ≤45o)時，SC和FCC結構的帶隙