發(fā)布時(shí)間：2017-09-16 11:38

  本文關(guān)鍵詞：二維鎢—硅聲子晶體表面波特性研究

  更多相關(guān)文章： 聲子晶體 能帶結(jié)構(gòu) 聲表面波

【摘要】：聲子晶體是由至少兩種材料構(gòu)成的具有彈性波帶隙和周期性結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。聲波在聲子晶體中傳播的過(guò)程中,一些頻率的聲波會(huì)被抑制,從而形成了聲子帶隙。聲子晶體及其相關(guān)理論的提出,為研發(fā)性能更為優(yōu)越的聲表面波器件提供了新思路.科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),傳統(tǒng)的材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的要求,具有特殊性能的復(fù)合材料的出現(xiàn),在很大程度上緩解了這一矛盾。本學(xué)位論文著重從材料參數(shù)(楊氏模量、剪切模量以及密度)和外界環(huán)境(溫度)兩個(gè)方面入手,分析了二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響因素。應(yīng)用平面波展開(kāi)法計(jì)算了二維鎢-硅聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)函數(shù)一定的情況下,提高散射體的填充率,聲子晶體的帶隙不斷變寬,達(dá)到峰值后,銳減為零。虛擬材料參數(shù)分析了其對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響,研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)散射體的剪切模量小于基體時(shí),在填充率較低的情況下依然能夠出現(xiàn)帶隙,且隨著填充率的增加,能帶不斷變寬,但總體上,所形成的聲子晶體帶隙較窄;而當(dāng)散射體的剪切模量大于基體時(shí),該聲子晶體只有在較高填充率的情況下出現(xiàn)能帶,且該能帶較寬。密度對(duì)聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響則恰恰相反,當(dāng)散射體的密度小于基體時(shí),在填充率非常高的情況下才能出現(xiàn)帶隙,而當(dāng)散射體的密度大于基體時(shí),即使在填充率的很低的情況下依然能夠出現(xiàn)能帶結(jié)構(gòu)。與前兩者相比,楊氏模量的變化對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響不是很明顯,在散射體的密度和剪切模量與基體的非常接近時(shí),即使讓散射體與基體的楊氏模量之間相差三十個(gè)數(shù)量級(jí),也不會(huì)出現(xiàn)聲子晶體帶隙。因此,得出了影響二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的主要因素是材料的密度和剪切模量,而楊氏模量對(duì)聲子晶體的影響極小。結(jié)構(gòu)函數(shù)和材料參數(shù)固然是決定二維聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的主要因素,然而外界環(huán)境對(duì)聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響也不可小覷。本論文通過(guò)分析溫度變化對(duì)基體硅的相關(guān)參數(shù)的作用,進(jìn)而推出溫度對(duì)二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)了隨著溫度的增加,聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)具有向低頻移動(dòng)的傾向,并且能帶寬度也變得越來(lái)越窄。最后,應(yīng)用有限元方法分析了包覆層對(duì)二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響,研究發(fā)現(xiàn),包覆層的聲速對(duì)彈性波在二維鎢-硅聲子晶體表面?zhèn)鞑サ挠绊憳O大,當(dāng)聲子晶體包覆層的聲速大于聲子晶體基體聲速時(shí),施加在該聲子晶體表面的激勵(lì)耗散在包覆層中,該激勵(lì)很難進(jìn)入到聲子晶體中;當(dāng)聲子晶體的包覆層聲速小于構(gòu)成該聲子晶體基體的聲速時(shí),聲波在聲子晶體表面具有良好的傳遞性能.
【關(guān)鍵詞】：聲子晶體 能帶結(jié)構(gòu) 聲表面波
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O735
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 聲子晶體及相關(guān)概念10-12
• 1.3 聲子晶體研究現(xiàn)狀12
• 1.4 聲子晶體帶隙計(jì)算方法12-13
• 1.5 研究目的和內(nèi)容13-16
• 1.5.1 研究目的13-14
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 聲子晶體的理論基礎(chǔ)16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 彈性動(dòng)力學(xué)基本方程16-17
• 2.3 晶格與能帶理論17-19
• 2.3.1 晶格的基本知識(shí)17-18
• 2.3.2 Bloch定理18-19
• 2.4 理想聲子晶體的結(jié)構(gòu)模型19-21
• 3 材料參數(shù)對(duì)二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響21-32
• 3.1 引言21
• 3.2 二維鎢-硅聲子晶體的結(jié)構(gòu)模型21-25
• 3.3 材料參數(shù)對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響25-31
• 3.3.1 剪切模量對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響25-28
• 3.3.2 楊氏模量對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響28
• 3.3.3 密度對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響28-31
• 3.4 二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)形成的物理機(jī)制31-32
• 4 溫度對(duì)二維固-固聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響32-40
• 4.1 引言32
• 4.2 溫度對(duì)材料參數(shù)的影響32-34
• 4.2.1 楊氏模量的計(jì)算方法32-33
• 4.2.2 熱脹系數(shù)與楊氏模量33-34
• 4.3 溫度對(duì)二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響34-40
• 4.3.1 溫度對(duì)鎢和硅材料屬性的影響34
• 4.3.2 溫度對(duì)二維鎢-硅聲子晶體能帶結(jié)構(gòu)的影響34-40
• 5 二維鎢-硅聲子晶體表面波特性研究40-49
• 5.1 引言40
• 5.2 二維鎢-硅聲子晶體的匹配層40-42
• 5.3 二維鎢-硅聲子晶體的能帶結(jié)構(gòu)42-43
• 5.4 彈性波在二維鎢-硅聲子晶體表面的傳播43-49
• 6 結(jié)論與展望49-51
• 6.1 結(jié)論49-50
• 6.2 展望50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果55

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳阿麗;郭鳳丹;汪越勝;;一維準(zhǔn)周期聲子晶體板中蘭姆波的禁帶特性分析[J];功能材料;2015年19期

2 李紅浪;田亞會(huì);柯亞兵;羅為;韋江波;何世堂;;二維聲表面波壓電聲子晶體在射頻段的時(shí)域有限差分法[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

3 張馳;肖亞梅;許麗萍;溫廷敦;;溫度對(duì)一維異質(zhì)雙周期鏡像聲子晶體帶隙的影響[J];低溫物理學(xué)報(bào);2015年01期

4 邱學(xué)云;胡家光;;溫度變化對(duì)一維聲子晶體帶隙的調(diào)控分析[J];河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

5 舒海生;高恩武;張法;李世丹;董立強(qiáng);;一類(lèi)聲子晶體角梁的振動(dòng)帶隙研究[J];振動(dòng)與沖擊;2013年16期

6 盧旭;陳智軍;黃鑫;陳濤;夏前亮;;基于COMSOL的聲表面波標(biāo)簽仿真[J];壓電與聲光;2012年04期

7 周曉明;;三種楊氏模量測(cè)量方法比較[J];實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù);2011年06期

8 王銳;楊成韜;張樹(shù)人;李健雄;;薄膜聲表面波器件的制備研究進(jìn)展[J];電子元件與材料;2008年02期

9 沈中華;石一飛;嚴(yán)剛;袁玲;陸建;倪曉武;;激光聲表面波的若干應(yīng)用研究進(jìn)展[J];紅外與激光工程;2007年S1期

10 譚一云;于虹;黃慶安;劉同慶;;溫度對(duì)硅納米薄膜楊氏模量的影響[J];電子器件;2007年03期

，

本文編號(hào)：862819