各向异性压电介质中机电波传播的有限元方法

我们描述并评估了一种数值求解策略，用于模拟通过具有复杂几何形状的半导体器件的表面声波。这个多物理场问题与量子电子器件的设计尤为相关。数学模型由两个耦合的偏微分方程组成，分别描述各向异性压电介质中的弹性波传播和电场。这些方程在空间上通过有限元方法离散，在时间上通过有限差分方法离散。后者产生了一种方便的数值解耦方法。我们描述了计算机实现如何利用这种解耦，并通过面向对象的编程技术重用泊松方程和线性时变弹性方程的独立代码。首先，我们将模拟器应用于一个简化的模型问题以验证实现，然后我们展示了该方法能够模拟来自纳米技术的真实案例，涉及在砷化镓制成的几何非平凡器件中的表面声波。