二維聲子晶體不可約布里淵區(qū)以及能帶面扭曲的研究.pdf

1、近年來(lái),聲子晶體由于擁有豐富的物理內(nèi)涵和廣闊的潛在應(yīng)用前景而受到科技工作者的廣泛關(guān)注。聲子晶體的主要特征是具有聲子帶隙,在帶隙范圍內(nèi)聲波和振動(dòng)是不允許通過(guò)的。利用這一特征,聲子晶體在現(xiàn)實(shí)中有許多的應(yīng)用,例如,可以設(shè)計(jì)新的高效能濾波器和波導(dǎo)器,甚至還可以設(shè)計(jì)新的聲子二極管和聲子計(jì)算機(jī)。因而,研究和完善聲子能帶理論是非常有意義的。本文采用平面波展開(kāi)法,主要研究了兩方面的內(nèi)容：二維簡(jiǎn)單聲子晶體中基元的形狀對(duì)聲學(xué)能帶結(jié)構(gòu)的影響；二維復(fù)式聲子晶體

2、中基元的配置對(duì)聲學(xué)能帶結(jié)構(gòu)的影響。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴在二維長(zhǎng)方形基元按正方格子排列的聲子晶體中,我們分析了當(dāng)基元旋轉(zhuǎn)時(shí)的能帶結(jié)構(gòu)和能帶極值的位置的變化。分別研究了水-水銀聲子晶體和鉛-環(huán)氧樹(shù)脂聲子晶體兩個(gè)模型,我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)基元順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),聲子晶體的能帶被扭曲和部分極值點(diǎn)在整個(gè)第一布里淵區(qū)按逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)或按順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)。這使得聲子晶體的不可約布里淵區(qū)擴(kuò)大為整個(gè)第一布里淵區(qū)。因此,對(duì)于長(zhǎng)方形基元或類似基元的聲子晶體,需要

3、研究整個(gè)第一布里淵區(qū)才能獲得準(zhǔn)確的聲子晶體完全帶隙。
　　 ⑵研究了二維復(fù)式聲子晶體中基元配置對(duì)其聲學(xué)能帶結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)聲子晶體的基元配置改變時(shí),聲子晶體的不可約布里淵區(qū)也會(huì)改變,而且部分能帶的極值不再在高對(duì)稱線上。特別地,在某些基元配置下,不可約布里淵區(qū)擴(kuò)大為整個(gè)第一布里淵區(qū)。因此,對(duì)于對(duì)稱性較高的復(fù)式晶格聲子晶體,可用通常的方法計(jì)算能帶結(jié)構(gòu),而對(duì)于對(duì)稱性較低的復(fù)式晶格結(jié)構(gòu)聲子晶體,只有采用對(duì)整個(gè)第一布里淵區(qū)進(jìn)行研究的方法