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几种应变场对金刚石电子结构影响机制的第一性原理研究
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作者 李鹏飞 陈佳乐 +1 位作者 姚毅旭 郑英奎 《固体电子学研究与进展》 2025年第4期7-13,共7页
近年来,研究发现应变工程可以显著改变金刚石电学特性,这为其在半导体和传感器等领域的应用提供了新的可能性。基于此,本文利用第一性原理密度泛函理论对几种不同应变(静水压、单轴、双轴)下金刚石的能带结构和电子态密度进行了系统的研... 近年来,研究发现应变工程可以显著改变金刚石电学特性,这为其在半导体和传感器等领域的应用提供了新的可能性。基于此,本文利用第一性原理密度泛函理论对几种不同应变(静水压、单轴、双轴)下金刚石的能带结构和电子态密度进行了系统的研究,发现这三种应变均未改变金刚石间接带隙半导体特性。静水压下,金刚石带隙随着压缩应变的增加而增加,但随着拉伸应变的增加而减小,带隙随应变的变化基本接近线性。单轴应变下,带隙的变化趋势与静水压情况下类似,但是拉伸应变对带隙的调控更加显著。双轴应变下,无论拉伸或压缩应变,金刚石带隙均随着应变的增加而明显减小。期望本文的理论研究结果为后续的实验研究提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 金刚石 应变工程 能带结构 电子态密度 第一性原理计算
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态密度辨析
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作者 吕丽 周剑平 《大学物理》 2025年第8期22-28,45,共8页
态密度是固体物理中的重要概念,和固体相关的科学研究经常用到.本文从基本概念入手,以严谨的语言介绍电子和声子态密度以及和他们密切相关的能带结构和色散关系.在波矢空间中电子和声子的状态密度为常数,在能量空间中电子和声子态密度... 态密度是固体物理中的重要概念,和固体相关的科学研究经常用到.本文从基本概念入手,以严谨的语言介绍电子和声子态密度以及和他们密切相关的能带结构和色散关系.在波矢空间中电子和声子的状态密度为常数,在能量空间中电子和声子态密度具有相同的表达形式,但他们描述的对象不同,电子态密度由原子中的电子能级展开而来,而声子态密度描述晶格振动的频率分布特征.本文将这些概念融会贯通,然后通过实例加深对相关概念的理解. 展开更多
关键词 态密度 能带结构 色散关系
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基于电磁近场扫描系统测量光子晶体的能带
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作者 袁媛 莫浩昌 +2 位作者 董建文 赵福利 陈晓东 《物理实验》 2025年第2期51-56,共6页
在固体物理的教学中,晶体结构和能带理论是重要的基础知识.然而,现有的本科教学中缺乏相应的实验以直观演示这些概念和理论.针对这一现状,基于电磁近场扫描系统开展光子晶体能带测量实验.通过对电磁场进行近场扫描成像,表征光锥的线性... 在固体物理的教学中,晶体结构和能带理论是重要的基础知识.然而,现有的本科教学中缺乏相应的实验以直观演示这些概念和理论.针对这一现状,基于电磁近场扫描系统开展光子晶体能带测量实验.通过对电磁场进行近场扫描成像,表征光锥的线性色散能带,并测量光子晶体的能带及其禁带.通过构建线缺陷,设计并演示了可引导光传输的光子晶体波导,实验测量结果与仿真模拟结果一致.实验以光子晶体为研究对象,直观地展示了晶体的能带及其光场调控特性,有助于增强学生对固体物理中晶体结构和能带理论的掌握和理解. 展开更多
关键词 能带 光子晶体 电磁近场扫描 傅里叶变换
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hcp晶格s能带的紧束缚近似计算
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作者 蒋浩林 袁喆 《大学物理》 2025年第4期86-91,共6页
紧束缚近似是计算固体中电子能带的重要方法.近期一篇文章错误地运用紧束缚近似计算了六角密堆积晶格能带,得到了复数的能量本征值.本文指出了其计算中的教条性错误,给出了正确的计算方法和结果,并且对能带的对称性,极值点,高对称路径... 紧束缚近似是计算固体中电子能带的重要方法.近期一篇文章错误地运用紧束缚近似计算了六角密堆积晶格能带,得到了复数的能量本征值.本文指出了其计算中的教条性错误,给出了正确的计算方法和结果,并且对能带的对称性,极值点,高对称路径上的布洛赫函数特性以及受次近邻交叠积分的影响进行了详细讨论. 展开更多
关键词 固体能带 紧束缚近似 六角密堆晶格
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基于声虹吸效应的薄膜声学超材料结构设计与低频吸声性能研究 被引量:2
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作者 张伟光 刘禧萱 +1 位作者 闫宛茹 欧阳玉花 《兰州交通大学学报》 CAS 2024年第4期152-162,共11页
针对低频噪声防治问题,本文设计了一种薄膜型声学超材料,通过引入质量块自身结构的不对称性,使其在低频范围内形成新的振动模态,实现低频范围内有效控制噪声。所设计单胞结构在200~1000 Hz的范围内存在4个完美吸声峰,吸声系数0.56以上... 针对低频噪声防治问题,本文设计了一种薄膜型声学超材料,通过引入质量块自身结构的不对称性,使其在低频范围内形成新的振动模态,实现低频范围内有效控制噪声。所设计单胞结构在200~1000 Hz的范围内存在4个完美吸声峰,吸声系数0.56以上的频带宽度达到350 Hz,平均吸声系数达到0.53。我们通过进一步优化了薄膜超材料的几何参数,并构建了超胞结构,实现声虹吸效应。通过增加不同共振频率的结构单元,使得结构与空气阻抗相匹配,在研究的低频宽带范围内,吸声峰达到10个,最大吸声系数为0.983,平均吸收系数达到0.781,有效拓宽薄膜超材料结构的吸声范围。该研究提升了声学超材料低频吸声效果,为声学超材料结构设计与优化方面提供了解决思路。 展开更多
关键词 膜型声学超材料 吸声特性 声虹吸效应 低频宽带
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面心立方晶格紧束缚电子能带结构分析
6
作者 王畅 胡建民 +2 位作者 李林 高峰 王月媛 《大学物理》 2024年第12期15-18,23,共5页
紧束缚电子模型是固体物理学能带理论的教学重点,面心立方晶格紧束缚电子能带结构分析则是教学难点.本文通过数值拟合,提出图示法分析面心立方晶格紧束缚电子能谱的特征.研究结果表明,面心立方晶格紧束缚电子能谱沿不同方向变化规律不同... 紧束缚电子模型是固体物理学能带理论的教学重点,面心立方晶格紧束缚电子能带结构分析则是教学难点.本文通过数值拟合,提出图示法分析面心立方晶格紧束缚电子能谱的特征.研究结果表明,面心立方晶格紧束缚电子能谱沿不同方向变化规律不同,能带底位于简约布里渊区中心,两个高能量极值点则分别位于简约布里渊区的四方面面心和六方面面心.沿简约布里渊区中心分别到四方面面心和六方面面心轴线方向,能带宽度分别为16倍和12倍交叠积分.本文的相关研究结果既可为晶体能带结构分析提供有效方法,也可为固体物理教学提供重要的理论指导. 展开更多
关键词 固体物理学 紧束缚电子 能带 面心立方
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手性碳纳米管能带特性的研究 被引量:6
7
作者 张振华 彭景翠 +1 位作者 陈小华 张华 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2001年第2期198-204,共7页
探讨手性 (chiral)单层碳纳米管 (SWNTs)电子结构的主要特点。提出了确定与Fermi能级EF=0相交或相近的子能带指数J及相关的波矢ky 值的方法。并直接从A -B效应出发 ,导出了任意手性角的SWNTs在磁场中发生金属—半导体连续转换的条件 ,... 探讨手性 (chiral)单层碳纳米管 (SWNTs)电子结构的主要特点。提出了确定与Fermi能级EF=0相交或相近的子能带指数J及相关的波矢ky 值的方法。并直接从A -B效应出发 ,导出了任意手性角的SWNTs在磁场中发生金属—半导体连续转换的条件 ,同时对其能隙变化规律进行了详细讨论。 展开更多
关键词 手性碳纳米管 电子结构 能隙 能带特性 磁场 半导体 金属连续转换条件
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石墨化度对2.5D碳/碳复合材料在低能条件下的摩擦学性能影响 被引量:13
8
作者 黄荔海 李贺军 胡志彪 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期487-490,共4页
在MM-200型摩擦磨损实验机上,对2.5D编织结构的不同石墨化度的碳/碳(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析。结果表明:石墨化温度升高到一定值之后,可使摩擦系数下降,而试样的摩... 在MM-200型摩擦磨损实验机上,对2.5D编织结构的不同石墨化度的碳/碳(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析。结果表明:石墨化温度升高到一定值之后,可使摩擦系数下降,而试样的摩擦系数不稳定,相应磨损量也会增大。在摩擦初始时,摩擦系数呈现交错变化,随时间的推移,摩擦系数出现分化,石墨化度高的试样摩擦系数较低,当石墨化度增加50%时,磨损率增加0.05%,磨损量变化不是很大。石墨化程度以及石墨化的均匀程度都对材料的摩擦磨损性能有很大影响。 展开更多
关键词 C/C复合材料 石墨化度 低能条件 摩擦学性能
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不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能 被引量:9
9
作者 黄荔海 李贺军 +1 位作者 李克智 胡志彪 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期330-333,357,共5页
在MM-200型摩擦磨损试验机上,对3K炭布叠层结构的炭,炭(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析。结果表明:在干摩擦条件下,随转速增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大... 在MM-200型摩擦磨损试验机上,对3K炭布叠层结构的炭,炭(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析。结果表明:在干摩擦条件下,随转速增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大。随载荷增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大。摩擦初始时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,润滑膜产生后主要磨损机理为疲劳磨损。炭,炭复合材料在低能条件下的磨损是正常磨损,其摩擦系数在0.1~0.2,温度在0~100℃之间。 展开更多
关键词 C/C复合材料 低能条件 摩擦学性能
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KN_3和TIN_3的能带结构、导电性和爆炸性 被引量:5
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作者 肖鹤鸣 李永富 +1 位作者 高宝华 钱建军 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 1996年第3期246-250,共5页
首次用推厂的Hückal晶体轨道(EHCO)法计算了叠氮化钾和叠氮化亚铊的能带结构.KN_3的带隙较大(E_g=4.75eV),带宽较小(BW=0.00~0.10eV),TIN_3带隙较小(Eg=1.55~2.42eV),带宽较大(BW=0.29~0.87eV).预示TIN_3比KN_3导电性强.比较前... 首次用推厂的Hückal晶体轨道(EHCO)法计算了叠氮化钾和叠氮化亚铊的能带结构.KN_3的带隙较大(E_g=4.75eV),带宽较小(BW=0.00~0.10eV),TIN_3带隙较小(Eg=1.55~2.42eV),带宽较大(BW=0.29~0.87eV).预示TIN_3比KN_3导电性强.比较前沿轨道之间的能级差(△E)和电子在其间的跃迁性质,表明KN_3比TIN_3钝感.从电子结构层次首次阐明了金属叠氮化物导电性和爆炸性之间的关系. 展开更多
关键词 氮化钾 氮化亚铊 能带结构 导电性 爆炸性
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Ge_2Sb_2Te_5晶体结构的第一性原理模拟 被引量:3
11
作者 刘富荣 韩欣欣 +2 位作者 白楠 范振坤 朱赞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期137-141,148,共6页
基于密度泛函理论,采用CASTEP软件对Ge2Sb2Te5亚稳态晶体进行结构优化,并比较了局部密度泛函LDA CA-PZ和广义梯度近似GGA PBE两种不同电子交换关联函数对模型晶体结构、能带、态密度、分波态密度、布居数等相关性质的影响,获得Ge2Sb2Te... 基于密度泛函理论,采用CASTEP软件对Ge2Sb2Te5亚稳态晶体进行结构优化,并比较了局部密度泛函LDA CA-PZ和广义梯度近似GGA PBE两种不同电子交换关联函数对模型晶体结构、能带、态密度、分波态密度、布居数等相关性质的影响,获得Ge2Sb2Te5亚稳态晶体结构的性质.研究发现,电子交互关联函数采用局部密度泛函LDA CA-PZ时计算体系的总能量更低,具有更好的稳定性,但该优化使晶格常数缩小,而采用广义梯度近似GGA PBE方法对GST材料的晶胞结构进行模拟获得的结果与实验结果较为吻合.亚稳态Ge2Sb2Te5的能带没有带隙,呈现典型的金属性,而对材料性质影响最大的是Te原子. 展开更多
关键词 相变 Ge2 Sb2 Te5 第一性原理 密度泛函
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铝掺杂单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的第一性原理研究 被引量:5
12
作者 张昌华 余志强 +1 位作者 郎建勋 廖红华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期147-151,共5页
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了铝掺杂对单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明,本征态硅纳米管属于直接带隙半导体,其禁带宽度为0.42eV,而铝掺杂硅纳米管为间接带隙半导体,其禁带宽度为0.02eV。单... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了铝掺杂对单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明,本征态硅纳米管属于直接带隙半导体,其禁带宽度为0.42eV,而铝掺杂硅纳米管为间接带隙半导体,其禁带宽度为0.02eV。单壁扶手型(6,6)硅纳米管的价带顶主要由Si-3p态电子构成,而其导带底则主要由Si-3p态电子决定。同时通过铝掺杂,使硅纳米管的禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 第一性原理 硅纳米管 电子结构 光电性质
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量子点量子阱中束缚态的能级结构(英文) 被引量:5
13
作者 张立 谢洪鲸 +1 位作者 陈传誉 龚映清 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期338-344,共7页
在有效质量近似下,考察了一个特殊量子点量子阱体系中的电子与空穴束缚态能级结构,以CdS/HgS和ZnS/CdSe构成的量子点量子阱为例进行了数值计算。结果显示,束缚态的本征能量对量子点量子阱的尺寸依赖曲线存在一些拐点,这一结果与均匀量... 在有效质量近似下,考察了一个特殊量子点量子阱体系中的电子与空穴束缚态能级结构,以CdS/HgS和ZnS/CdSe构成的量子点量子阱为例进行了数值计算。结果显示,束缚态的本征能量对量子点量子阱的尺寸依赖曲线存在一些拐点,这一结果与均匀量子点体系明显不同;对某个固定的量子点量子阱结构,随量子数n的增加,CdS/HgS量子点量子阱体系中的束缚电子态的能级间隔不是单调增加的,在某些量子数n处存在峰值,而ZnS/CdSe量子点量子阱体系中的空穴束缚态的能级间隔则是单调增加的,这是由构成量子点量子阱的材料的有效质量比率不同造成的。 展开更多
关键词 能级结构 量子点量子阱 束缚态 电子 数值计算 ZnS/CdSe 硫化锌 碲化镉
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空气中正方形排列的大声阻抗柱体阵列的声波禁带 被引量:3
14
作者 赵宏刚 刘耀宗 +3 位作者 韩小云 温激鸿 王刚 郁殿龙 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期77-80,85,共5页
采用平面波展开法,分析了一类声阻抗较大的圆柱体正方形周期排列在空气中形成的二维声子晶体声波禁带。数值计算结果表明,在柱体声阻抗远大于基体的条件下,声波禁带与柱体材料及其是否空心无关,而与柱体半径和晶格常数有关。
关键词 声子晶体 声波禁带 基体 品格常数
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工艺参数对TiO_2薄膜性能的影响 被引量:12
15
作者 陈文梅 杨尊先 赵修建 《玻璃与搪瓷》 CAS 北大核心 2001年第4期18-21,共4页
研究了基本工艺参数 (如聚乙二醇的添加量和分子量、热处理制度、薄膜层数 )对溶胶凝胶法制备TiO2 薄膜性能的影响。结果表明 :添加分子量 2 0 0 0的聚乙二醇 1.0g(相对于 10 0ml溶胶 ) ,以 2℃ min的速度缓慢升温至 550℃ ,保温 1h ,... 研究了基本工艺参数 (如聚乙二醇的添加量和分子量、热处理制度、薄膜层数 )对溶胶凝胶法制备TiO2 薄膜性能的影响。结果表明 :添加分子量 2 0 0 0的聚乙二醇 1.0g(相对于 10 0ml溶胶 ) ,以 2℃ min的速度缓慢升温至 550℃ ,保温 1h ,制得的TiO2 10层薄膜 ,表现出分解稀醋酸的光催化活性较好。 展开更多
关键词 工艺参数 二氧化铁 聚乙二醇 添加量 分子量 性能 TIO2薄膜
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钙钛矿型YNiO_3电子能带结构的第一性原理 被引量:5
16
作者 唐春红 张俊廷 林长圣 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第6期9-11,共3页
采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在... 采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在正交相中只存在一种组态Ni3+,而在单斜相中则存在Ni2+和Ni4+两种不同的组态,即存在电荷歧化2Ni3+→Ni2++Ni4+。 展开更多
关键词 钙钛矿氧化物 电子能带结构 正交相 单斜相 第一性原理
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Zwicker时变响度的一种计算方法 被引量:5
17
作者 周明刚 董琦飞 +1 位作者 刘阳 陈源 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第22期3073-3076,共4页
根据德国标准DIN 45631/A1,在Zwicker稳态响度模型的基础上,模拟了频域和时域掩蔽效应,通过引入一个时间常量来描述响度的动态行为,设计并基于MATLAB实现了Zwicker时变响度的计算算法。选用国内某汽车持续加速时的噪声样本为算例进行计... 根据德国标准DIN 45631/A1,在Zwicker稳态响度模型的基础上,模拟了频域和时域掩蔽效应,通过引入一个时间常量来描述响度的动态行为,设计并基于MATLAB实现了Zwicker时变响度的计算算法。选用国内某汽车持续加速时的噪声样本为算例进行计算,计算结果与B&K公司的声品质软件Sound Quality的计算结果具有良好的一致性,从而验证了该时变噪声响度计算方法的准确性。 展开更多
关键词 声品质 响度 掩蔽效应 时变响度
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在Au表面硫醇自组装单分子层微结构的原子力显微镜表征 被引量:3
18
作者 邓文礼 杨大本 +1 位作者 方晔 白春礼 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 1996年第2期187-191,共5页
利用原子力显微镜(AFM)对亚丁硫醇,正十二硫醇以及两种硫醇等摩尔混合物在Au表面的自组装单分子层的微结构进行了表征.由原子分辨的AFM图象观察到了3种单分子层的周期性排列结构,最邻近间距分别约为0.50nm、0.52nm、0.51nm,与Au(111)晶... 利用原子力显微镜(AFM)对亚丁硫醇,正十二硫醇以及两种硫醇等摩尔混合物在Au表面的自组装单分子层的微结构进行了表征.由原子分辨的AFM图象观察到了3种单分子层的周期性排列结构,最邻近间距分别约为0.50nm、0.52nm、0.51nm,与Au(111)晶格表面上的间距为0.50nm的(3^(1/2)×3^(1/2))R30°吸附层结构排列一致、用AFM观察测量单分子层的厚度分别为0.67nm、1.60nm、1.30nm. 展开更多
关键词 AFM 硫醇 单分子层 微结构 纳米薄膜材料
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椭圆柱三维简立方排列声子晶体的带隙结构 被引量:3
19
作者 胡家光 张晋 +3 位作者 张茜 祝菲霞 胡群法 李方江 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1411-1413,1417,共4页
用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的三维简立方晶格声子晶体的带隙结构。一般情况下,椭圆柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度极值和中心频率越大;带隙宽度随椭圆柱体绕其中心轴旋转角度的增大而增大,但带隙中心频率随旋转角度... 用平面波法研究了椭圆钢柱与环氧树脂组成的三维简立方晶格声子晶体的带隙结构。一般情况下,椭圆柱体的横截面形状对称性越高,带隙宽度极值和中心频率越大;带隙宽度随椭圆柱体绕其中心轴旋转角度的增大而增大,但带隙中心频率随旋转角度的增大而减小;无论柱体是否旋转,通过改变柱体横截面半径都比改变柱体高度更易获得宽带隙。 展开更多
关键词 声子晶体 振动带隙 平面波法
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心材密度及弹性模量对二维局域共振型声子晶体声波禁带的影响 被引量:4
20
作者 赵宏刚 刘耀宗 +1 位作者 温激鸿 韩小云 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期524-527,536,共5页
局域共振型声子晶体由包覆软橡胶后的钢柱周期排列在树脂中形成。本文采用平面波展开法分别计算了该声子晶体在正方形和三角形点阵下的能带结构,分析了各点阵下心材密度和弹性模量对各模态(包括Z模态和XY模态)最低完全禁带的影响。结果... 局域共振型声子晶体由包覆软橡胶后的钢柱周期排列在树脂中形成。本文采用平面波展开法分别计算了该声子晶体在正方形和三角形点阵下的能带结构,分析了各点阵下心材密度和弹性模量对各模态(包括Z模态和XY模态)最低完全禁带的影响。结果发现,在心材弹性模量接近橡胶弹性模量而改变时,禁带上边界变化较大。但总的来说,当心材的密度(弹性模量)增大时,各模态上下边界频率降低(升高)。同时三角形排列下禁带宽度大于正方形排列。 展开更多
关键词 声子晶体 局域共振 完全禁带
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