【摘要】：聲子晶體作為新型人工功能材料,在聲表面波領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用,近年來(lái)受到科研人員的廣泛關(guān)注。隨著聲子晶體的設(shè)計(jì)和模擬理論的深入研究,性能優(yōu)良的聲子晶體有力地促進(jìn)了聲表面波器件的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展。由于自然界中天然的聲子晶體種類和數(shù)量有限,人們開(kāi)始探索與制備不同性能的復(fù)合材料或周期結(jié)構(gòu)。鈮酸鋰作為一種人工合成壓電材料,具有優(yōu)異的聲光、壓電等特性,因而可被用于設(shè)計(jì)聲子晶體,同時(shí)鈮酸鋰可通過(guò)施加周期電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)疇結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn),形成周期極化鈮酸鋰,這為聲子晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新思路。本文基于此,研究了有關(guān)周期極化鈮酸鋰聲子晶體一維結(jié)構(gòu)中Rayleigh波的傳播特性。本文的計(jì)算結(jié)論為研究和設(shè)計(jì)聲表面波器件提供了一定的參考。論文的主要工作有:(1)研究了具有一維周期極化鈮酸鋰薄膜覆蓋層的聲子晶體結(jié)構(gòu)中Rayleigh波的傳播,采用平面波展開(kāi)法對(duì)Rayleigh波的波動(dòng)方程進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo),利用有限元法模擬驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果。并分析了薄膜層厚度和填充率對(duì)帶隙的影響,模擬了聲表面波器件叉指換能器模型,計(jì)算了不同厚度下的波傳播傳輸損耗。(2)對(duì)具有非完美界面的一維壓電聲子晶體表面附加金屬覆蓋層結(jié)構(gòu)時(shí)的波傳播進(jìn)行了研究。利用彈簧模型來(lái)描述界面的連接情況,根據(jù)平面波展開(kāi)法和有限元法對(duì)單胞計(jì)算并對(duì)比驗(yàn)證。分析了非完美連接界面對(duì)表面波傳播的影響,進(jìn)而討論了非完美界面在金屬覆蓋層厚度變化以及聲子晶體層填充率變化中對(duì)帶隙的影響,以及不同非完美界面對(duì)波傳播的傳輸損耗的影響。(3)進(jìn)一步分析了初應(yīng)力對(duì)周期極化鈮酸鋰薄膜結(jié)構(gòu)中Rayleigh波傳播的影響。分別采用平面波展開(kāi)法和有限元法來(lái)對(duì)比驗(yàn)證附加沿x軸方向的初應(yīng)力時(shí)數(shù)值結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性。討論了不同初應(yīng)力條件下,薄膜厚度、聲子晶體填充率對(duì)禁帶的影響。
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O735

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本文編號(hào)：2792074