2004 Fiscal Year Annual Research Report
ミリ波帯通信用の新しい高Q誘電体の材料開発とナノ結晶構造解析
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15360353
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
小川 宏隆 名城大学, 理工学部, 教授 (20097760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大里 齊 名古屋工業大学, 材料工学科, 教授 (20024333)
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| Keywords | マイクロ波誘電体 / ナノ結晶構造解析 / コランダム系材料 / 低誘電率材料 / LTCC / 高Q / セラミック |
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| Research Abstract |
本研究では、ミリ波およびテラヘルツ波を用いた次世代通信の到来を見据え、これらの周波数帯でのデバイスへの応用が可能な新規誘電体の創製に向けた研究を進めている。特にこれらの高周波帯では高Q・低誘電率材料が必要不可欠であり、本研究ではコランダム系材料(Mg_4Nb_2O_9)およびグリーンフェイス系材料(Y_2BaCuO_5)を中心に新規の材料系も含め高Q・低誘電率材料の開発を進めてきた。さらに、この種の誘電特性を有する誘電体材料においては、これまで未開発領域である為、特性制御に向けた材料設計指針確立の為、ナノ結晶構造解析を進めてきた。
本年度において、第一原理計算により各結晶構造内の電子状態とマイクロ波誘電特性との相関性について検討し、グリーンフェイス系材料では、希土類元素を含むR_2O_<11>多面体(R=希土類)内におけるR-O間の結合強度の変化が誘電率に影響を及ぼすことを明らかにした。さらに高Q化に向け焼成時間依存性について検討し、Y_2BaZnO_5においてQ・f=190000GHzが得られ、ナノ構造解析によりZnの蒸発との関係が明らかになった。一方、コランダム系材料では、NbO_6八面体内の共有結合性の変化が誘電率および品質係数に大きく寄与することが明らかになり、NbO_6八面体内の結合性を高めることにより、高Q・低誘電率化が可能であることが明らかになった。さらに、MgO_6八面体におけるMgの置換による結合強度の変化からも、マイクロ波誘電特性との関係が明らかになり、コランダム系材料において、結晶構造に基づいた組成制御によるマイクロ波誘電特性の制御に向けた知見が得られつつある。さらに本研究では素子の小型に向けた低温焼成化にも取り組み、コランダム系において温度特性に優れたLTCC材料を開発している。また、新規LTCC材料として、MgO-V_2O_5系においても同様に高Q・LTCC材料に関する知見が得られている。
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