声子晶体存在弹性波带隙、弹性常数及密度周期分布的材料或结构被称
为声子晶体（Phononic Crystals）。声子晶体的概念是类比光子晶体的概念提出来的。
弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系（能带结构），色散关系曲线之间的频率范围称为带隙。图1为二维声子晶体的能带结构，图中阴影所示为带隙。
理论上，带隙频率范围的弹性波传播被抑制，而其它频率范围（通带）的弹性波将在色散关系的作用下无损耗地传播。当声子晶体的周期结构存在缺陷时，带隙频率范围内的弹性波将被局域在缺陷处，或沿缺陷传播。因此，声子晶体可用于控制弹性波的传播，在新型声学器件、减振降噪领域具有广阔的应用前景。
在声子晶体中，与弹性波传播相关的密度和弹性常数不同的材料按结构周期性复合在一起，分布在格点上相互不连通的材料称为散射体，连通为一体的背景介质材料称为基体。声子晶体按其周期结构的维数可分为一维、二维和三维，其典型结构图2所示，图中的点线表示在周期方向的延拓，(a)为一维结构，(b)和(c)分别为二维及三维结构。
理想的声子晶体模型一般认为在非周期方向上具有无限尺寸，这种假设只有在波长远小于非周期方向尺寸时才合理。由于固体中弹性波传播速度较快，实际工程中广泛应用的梁、板等结构均不能满足这一条件，因此，研究非周期方向上为有限尺寸的周期结构更有实际意义。为了区别于一维、
二维理想声子晶体，可将这类周期结构称为声子晶体结构。图3给出了典型的声子晶体梁板类结构图。 (a)为材料尺寸及截面尺寸均周期变化的声子晶体梁结构； (b)为声子晶体薄板结构。研究表明，声子晶体梁板类结构同样具有带隙特性。
声子散射：
声子（Phonon ）是一种非真实的准粒子，是用来描述晶体原子热振动
——晶格振动规律的一种能量量子，它的能量等于?ωq。
当晶体中的载流子运动时，即会遭受到热振动原子的散射（静止原子并不散射载流子），它们交换能量将以?ωq为单元进行，若电子从晶格振动获得?ωq能量,就称为吸收一个声子；若电子交给晶格?ωq能量,就称为发射一个声子。这种作用可采用载流子与声子的散射来描述，即称为声子散射。 微电子百科-中国微电子网
系统中声子的数目与温度有关：因为温度越高，晶格振动就越剧烈，其能量量子数目就越多，即声子数也就越多。因此随着温度的上升，声子散射载流子的作用也就越显著。
在室温下、或者更高的温度下，半导体中的载流子主要是遭受到声子的散射（只有在很低的温度下才是以电离杂质中心的散射为主）。所以，温度越高，载流子遭受到声子散射的几率就越大，从而迁移率和扩散系数也就越小。一般，在室温下，由于声子散射的缘故，半导体载流子迁移率随着温度T的升高而T^(-3/2)式地下降。 至于晶体中声子之间的相互作用，如果声子的动量没有发生变化，而是两个声子碰撞而产生第三个声子的过
程，就常常简称为正规碰撞（散射）过程（Normal process）或者N过程。因为正规碰撞过程只改变动量的分布，而不影响热流的方向，故对热阻没有贡献。
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库凝聚态物理方法(zheng)(5)在线全文阅读。
相关推荐：