三维CsCl-型，NaCl-型复式格子声子/光子晶体带隙研究
光子、声子晶体由于拥有丰富的物理内涵和广阔的潜在应用前景一直都备受科技工作者的广泛关注，它们两者最根本的特征是存在光子禁带和声子禁带，频率和能量处于禁带内的光子在光子晶体内部禁止传播，同样，频率和能量处于禁带内的声波或弹性波在声子晶体内部也禁止传播。我们通过采用超元胞基础上的平面波展开方法，改变三维声子、光子晶体的对称性等方面获得了很大带隙。
首先，我们介绍了三维声子晶体带结构理论和计算方法。我们从弹性波波动方程出发，详细介绍了求解声子带结构的平面波展开方法，分别对三维（3D）简立方结构和体心立方结构的声子带结构计算进行了研究，验证了3D液体系统带结构计算的合理性。
其次，我们利用超元胞方法对水物体放入水银背景中构成的CsCl-型复式格子声子晶体带隙进行研究。主要研究了3种模型：A.在球形散射体组成简立方结构的原胞中心插入另一球形散射体；B.在球形散射体组成简立方结构的原胞中心插入方形散射体；C.在方形散射体组成简立方结构的原胞中心插入另一方形散射体。我们发现3D水-水银CsCl-型声子晶体能得到比简立方或体心立方更大的带隙，而且因为只有纵波在异质液体系统中，声子带隙对散射体形状不敏感，但是在固体系统中，散射体的形状对声子晶体带隙有很重要的影响。
接着，我们利用超元胞方法对水物体放入水银背景中构成的NaCl-型复式格子声子晶体带隙进行研究，也研究了3种模型：A不同半径的两种水球以简立方形式排列在水银基体中，对角水球相同而相邻水球不同；B不同边长的两种水立方以简立方形式排列在水银基体中，对角水立方相同而相邻水立方不同；C不同形状的水球和水立方以简立方形式排列在水银基体中，对角形状相同而相邻形状不同。通过计算这3种结构，发现3种结构都可以得到比原简立方更大的带隙，进一步证实复式格子声子晶体比简单格子声子晶体更容易打开带隙，我们也发现在3D水-水银系统中，平移群对称性的改变能有效调节声子带隙。
最后，我们对复式格子光子晶体进行研究，详细介绍了求解光子带结构的平面波展开方法，研究了介质材料放入空气背景中构成的NaCl-型复式格子光子晶体带隙，发现在对复式格子声子晶体带隙研究的结论对光子晶体也有一定的适用性。同样，平移群对称性的改变能有效调节3D光子晶体带隙。
声子晶体带隙;光子晶体带隙;复式格子;超元胞方法;CsCl-型;NaCl-型
广东工业大学
硕士
物理电子学
吴福根
2009
中文
O73
69
2009-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）