周期极化铌酸锂声子晶体结构中的Rayleigh波传播

发布时间：2020-08-13 13:43

【摘要】：声子晶体作为新型人工功能材料,在声表面波领域有巨大的潜在应用,近年来受到科研人员的广泛关注。随着声子晶体的设计和模拟理论的深入研究,性能优良的声子晶体有力地促进了声表面波器件的实现和发展。由于自然界中天然的声子晶体种类和数量有限,人们开始探索与制备不同性能的复合材料或周期结构。铌酸锂作为一种人工合成压电材料,具有优异的声光、压电等特性,因而可被用于设计声子晶体,同时铌酸锂可通过施加周期电场实现畴结构反转,形成周期极化铌酸锂,这为声子晶体结构设计提供了新思路。本文基于此,研究了有关周期极化铌酸锂声子晶体一维结构中Rayleigh波的传播特性。本文的计算结论为研究和设计声表面波器件提供了一定的参考。论文的主要工作有:(1)研究了具有一维周期极化铌酸锂薄膜覆盖层的声子晶体结构中Rayleigh波的传播,采用平面波展开法对Rayleigh波的波动方程进行了详细推导,利用有限元法模拟验证了理论计算结果。并分析了薄膜层厚度和填充率对带隙的影响,模拟了声表面波器件叉指换能器模型,计算了不同厚度下的波传播传输损耗。(2)对具有非完美界面的一维压电声子晶体表面附加金属覆盖层结构时的波传播进行了研究。利用弹簧模型来描述界面的连接情况,根据平面波展开法和有限元法对单胞计算并对比验证。分析了非完美连接界面对表面波传播的影响,进而讨论了非完美界面在金属覆盖层厚度变化以及声子晶体层填充率变化中对带隙的影响,以及不同非完美界面对波传播的传输损耗的影响。(3)进一步分析了初应力对周期极化铌酸锂薄膜结构中Rayleigh波传播的影响。分别采用平面波展开法和有限元法来对比验证附加沿x轴方向的初应力时数值结果的正确性和准确性。讨论了不同初应力条件下,薄膜厚度、声子晶体填充率对禁带的影响。
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O735

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本文编号：2792074