《聲子晶體》系統(tǒng)介紹了聲子晶體基本概念和理論基礎(chǔ),結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及作者取得的最新研究成果,詳細論述了聲子晶體帶隙計算方法、帶隙形成機理以及典型聲子晶體結(jié)構(gòu)的振動帶隙特性。
《聲子晶體》可供從事聲子晶體理論以及振動與噪聲控制領(lǐng)域的相關(guān)科技人員、高年級本科生以及研究生閱讀。
第1章 概論
半導體中傳播的電子與周期分布的原子勢場的相互作用,形成電子帶隙(即電子能帶間的頻率范圍)。通過人為設(shè)計帶隙,能夠操縱電子的流動。以硅晶體為基礎(chǔ)的半導體技術(shù)給人類帶來了一次科學技術(shù)革命,對人類文明的進步產(chǎn)生了深遠的影響。
近年來,在天然晶體中電子能帶理論的啟發(fā)下,人們對周期復合材料或結(jié)構(gòu)中經(jīng)典波傳播進行了深入研究。這些材料或結(jié)構(gòu)中,存在能夠禁止某種經(jīng)典波傳播的頻率范圍,這些頻率范圍稱為帶隙。具有經(jīng)典波帶隙的周期復合材料或結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為波晶體(Wave Crystals)。對應于不同的經(jīng)典波,波晶體分為光子晶體和聲子晶體。存在電磁波帶隙,介電常數(shù)周期分布的材料或結(jié)構(gòu)被稱為光子晶體(Photonic Crystals);存在彈性波帶隙,彈性常數(shù)及密度周期分布的材料或結(jié)構(gòu)被稱為聲子晶體(Phononic CrystaIs.son—ic Crystals或Acoustic Crystals)。
1.1 聲子晶體簡介
1.1.1 聲子晶體概念及基本特征.
聲子晶體是類比光子晶體的概念提出來的。1987年,美國Bell實驗室的E.Yablonovitch和Prin6eton大學的S.John在討論如何抑制自發(fā)輻射和無序電介質(zhì)材料中的光子局域時,各自獨立提出了光子晶體這一新概念3。1990年,美國Iowa州立大學Ames實驗室的研究人員K.M.Ho等通過計算驗證了金剛石存在光子帶隙。
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