声子晶体(phononic crystal)是一种具有周期性结构的声学超材料。与传统的连续性材料不同，声子晶体具有独特的声学特性。最典型的即为声学禁带—声波或弹性波不能通过声子晶体传播的频段。因为声学禁带的存在，声子晶体在声波控制领域有着非常广阔的应用潜力。　　本论文围绕结构尺寸在微米量级，构成材料为单晶硅的声子晶体展开研究，致力于将声子晶体应用于MEMS器件中，以控制高频弹性波的传输，提高器件的性能。研究内容涵盖了硅微声子晶体的仿真设计，加工测试，以及其在MEMS中的创新性应用。具体的研究内容包括如下几个部分:　　首先，基于布洛赫定理，建立了用于计算单晶硅声子晶体能带结构（色散曲线图）计算的有限元模型;针对声子晶体能带结构计算过程中时间消耗过长的问题，通过行波、驻波以及振动理论之间的共通性，创新性的提出并建立了用于快速确定声子晶体禁带特性的仿真模型，大幅减少了仿真计算时间;并进一步发展了用于计算声子晶体中弹性波传输特性的有限元模型，以对声子晶体在具体应用中的情况进行仿真计算，获取声子晶体对于不同频率入射弹性波的具体响应特性。　　其次，利用上述有限元仿真模型，设计了以单晶硅作为基体材料，圆柱形空腔作为弹性波散射体的一维，以及不同晶格结构的二维“硅-空气”结构布拉格散射声子晶体，确定了该类型声子晶体的基本设计规则;并在此基础上创新性的设计了工作频率在MHz的单晶硅材料局域共振声子晶体，确定了各项几何参数对其禁带特性的影响。　　再次，利用MEMS微机械加工工艺，实现了一维布拉格散射微声子晶体，二维蜂巢结构布拉格散射微声子晶体，以及二维局域共振微声子晶体的加工制造。并针对现有微声子晶体测试方法的不足，在国际上首次提出了基于弹性波耦合以及激光多普勒测振仪的微声子晶体表征方法。通过将弹性波由声学表面波转换为漏波，再进一步转换为硅声子晶体中的兰姆波，实现了测试过程中弹性波波源与硅声子晶体器件的分离制造，装配测试。完成了对微机械加工的声子晶体器件上弹性波分布特征的成像，以及硅微声子晶体基本物理特性的测量分析。　　最后，实验性的将硅微声子晶体应用到多种MEMS器件中，以提高MEMS器件的基本性能。这里包括:(1)将一维硅声子晶体与微机械谐振器进行集成制造，利用声子晶体禁带的带阻特性，减少谐振器振动过程中通过支撑结构以弹性波的形式泄露到衬底中的能量，提高谐振器的Q值;(2)将二维布拉格散射声子晶体应用到声表波驱动微流体中，利用声子晶体弹性波控制作用，实现了可以在短时间内离心液滴内微纳颗粒、以及液滴移动的微流体芯片，降低了声表波驱动微流体系统的使用成本;(3)通过在局域共振声子晶体结构中引入线缺陷构成了用于弹性波引导传输的高性能声子晶体波导，实现了兰姆波传输过程中的引导，转向，减少了传输过程中的能量损耗。