一维准周期体系的热传导性质

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利用传输矩阵的方法和Rubin-Green公式计算了一维准周期体系(Fibonacci链、Period-Doubling链和Thue-Morse链)的透射系数和热导率,并研究了原子格点势、原子质量比和力作用常数比对它们的影响。同时引入了无序度,计算了格点势二元随机分布、格点势完全无序以及力作用常数二元随机分布时的Fibonacci链的透射系数。研究发现:随着格点势增大,低频区的透射系数均减小,透射谱均向高频方向移动。Fibonacci链高频区共振峰很少,而Period-Doubling链和Thue-Morse链高频区共振峰较多,且分布较密集;随着原子质量比增大,透射谱均向低频方向移动,但Period-Doubling链中频、高频区出现透射平台;当力作用常数比小于1时,随着力作用常数比增大,透射谱均向高频方向移动。当力作用常数比大于1时,随着力作用常数比增大,Fibonacci链和Thue-Morse链透射谱向低频方向移动,而Period-Doubling链透射谱向两端移动,且中间带隙越来越大。对Fibonacci链,格点势二元随机分布时,随着无序度的增大,低频区透射系数减小,透射谱向高频方向移动。同时,透射系数随着分布几率和系统大小的增大而减小;格点势完全无序时,随着无序度的增大,透射谱中共振峰数目减少;力作用常数二元随机分布时,随着体系无序度增大,透射谱中共振峰减少。对同样的体系,三种链的热导率均随格点势、原子质量比、力作用常数比的增大而减小,当格点势、原子质量比、力作用常数比足够大时,热导率趋于零。其中,Thue-Morse链的热导率在系统达到一定大小时收敛。在κ∝ω2中均呈现台阶式上升的趋势,且在高频区趋于某一稳定值。通过改变格点势、原子质量比、力作用常数比,可以人为地调节透射谱,有效阻隔掉某些频率范围内的弹性波,从而找出我们所需要的声子态,可用于带阻滤波器和选频器件的制作。
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