İki boyutlu katı/katı fononik kristallerde elastik bandyapıları / Elastic band structure of two-dimensional solid/solid phononiccrystals

Abstract

Bu çalışmada iki boyutlu bir katı/katı fononik kristalde, mekanik dalgaların fononik bant yapıları incelenmiştir. İki boyutlu fononik kristaller, fiziksel malzemelerde nadiren bulunan ilginç fiziksel özellikleri gösteren kompozit yapılardır. Katı-katı kompozit sistemler, katı bir ortam malzemesine gömülü periyodik olarak düzenlenmiş sonsuz saçıcıdan oluşur. Bu şekildeki katı periyodik yapılar boyunca yayılan mekanik dalgalar, elastik dalgalar olarak bilinir. Kare örgü yapıdaki naylon matriksine gömülü tungsten silindirlerden oluşan fononik kristal yapı, periyodik yapı boyunca dalga vektörünün bir fonksiyonu olarak elastik dalga yayılımını incelemek için kullanıldı. Önerilen yapıdaki elastik dalgaların dalga bandı yapıları, Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) ve Düzlem Dalga Yayılım (PWE) yöntemi ile teorik olarak incelenmiştir. Bazı frekans aralıklarında, Fononik Kristalin elastik bant yapısı, mekanik dalgaların bu yapıda yayılamayacağını göstermektedir. Bir kare örgü için fononik dağılım diyagramları, birinci Brillouin bölgesinde yüksek simetri noktaları Г-X-M-Г boyunca k vektörünün bir fonksiyonu olarak elde edildi. Sabit bir örgü parametresi a için tungsten silindirinin yarıçapı değiştirilerek, ω = ω (k) bant şemaları, kristal yapının farklı dolum oranları için çalışılmıştır. Dispersiyon bant diyagramları ayrıca a / r oranı sabit tutularak sabit bir doldurma oranı için araştırıldı. Teorik fononik bant aralığı hesaplamaları, Г-X-M-Г yolu boyunca naylon / tungsten fononik kristal yapısındaki elastik modlar için tam durdurma bantlarının varlığını göstermektedir. Sonuçlar ayrıca sabit dolum oranının sadece frekans değerlerini değiştirdiğini ve gözlenen durdurma bantlarının sayısı üzerinde önemli bir etkisi olmadığını göstermektedir.