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,聲子晶體由于擁有豐富的物理內涵和廣闊的潛在應用前景而受到科技工作者的廣泛關注。聲子晶體的主要特征是具有聲子帶隙,在帶隙范圍內聲波和振動是不允許通過的。利用這一特征,聲子晶體在現(xiàn)實中有許多的應用,例如,可以設計新的高效能濾波器和波導器,甚至還可以設計新的聲子二極管和聲子計算機。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法,主要研究了兩方面的內容：二維簡單聲子晶體中基元的形狀對聲學能帶結構的影響；二維復式聲子晶體

2、中基元的配置對聲學能帶結構的影響。主要內容如下：
　　 ⑴在二維長方形基元按正方格子排列的聲子晶體中,我們分析了當基元旋轉時的能帶結構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)氧樹脂聲子晶體兩個模型,我們發(fā)現(xiàn),當基元順時針旋轉時,聲子晶體的能帶被扭曲和部分極值點在整個第一布里淵區(qū)按逆時針方向移動或按順時針方向移動。這使得聲子晶體的不可約布里淵區(qū)擴大為整個第一布里淵區(qū)。因此,對于長方形基元或類似基元的聲子晶體,需要

3、研究整個第一布里淵區(qū)才能獲得準確的聲子晶體完全帶隙。
　　 ⑵研究了二維復式聲子晶體中基元配置對其聲學能帶結構的影響,發(fā)現(xiàn)當聲子晶體的基元配置改變時,聲子晶體的不可約布里淵區(qū)也會改變,而且部分能帶的極值不再在高對稱線上。特別地,在某些基元配置下,不可約布里淵區(qū)擴大為整個第一布里淵區(qū)。因此,對于對稱性較高的復式晶格聲子晶體,可用通常的方法計算能帶結構,而對于對稱性較低的復式晶格結構聲子晶體,只有采用對整個第一布里淵區(qū)進行研究的方法