2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of phase shifter with ferroelectric thin film for adaptive device in microwave or millimeter wave band
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17K14677
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
島 宏美 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 講師 (10610967)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロ波・ミリ波 / 材料定数 / 強誘電体薄膜 / 自由空間法 / 分光エリプソメトリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マイクロ波・ミリ波帯におけるアダプティブデバイスの開発を目指し、液晶装荷移相器の液晶層を強誘電体薄膜に置き換えた強誘電体薄膜移相器の開発を行うものである。今年度に行った研究は以下の通りである。
強誘電体薄膜材料として ペロブスカイト(ABO3)構造を有するチタン酸バリウムのBサイトにジルコニウムを置換したチタン酸ジルコン酸バリウム(BZT)を選択した。薄膜の組成比や、成膜条件を確立するため、成膜方法として化学溶液堆積法を選択した。昨年度に引き続き、最適化した成膜条件において強誘電体薄膜を作製した。
また、アダプティブデバイス開発をめざし、20 GHz帯マイクロストリップパッチアンテナを用いた4素子リニアアレーアンテナの給電線路の設計に関する検討を行った。従来の給電方法では設計周波数以外の帯域における不要共振が生じていたが、給電線路に段階的なインピーダンス共振器を装荷することで、放射特性を劣化させることなく不要共振を抑制することに成功した。
マイクロ波・ミリ波領域での材料定数の評価は昨年度に引き続き、誘電体レンズを利用した自由空間タイムドメイン法によるSパラメータの測定方法について検討を行った。誘電率推定プログラムを作成し、標準サンプルでの測定、Sパラメータからの誘電率推定を試みた。
材料定数の評価に関しては、マイクロ波・ミリ波帯よりさらに高い周波数である光の周波数においても、分光エリプソメトリにより誘電率推定を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は強誘電体チタン酸ジルコン酸バリウム薄膜の作製及び、CPW構造を有するマイクロストリップパッチアンテナの設計、動作シミュレーションおよび試作を中心に行った。
薄膜作製は化学溶液堆積法及びスパッタ法により行い、高品質な薄膜作製に必要な条件の最適化を行った。
また、材料定数の評価については、誘電率の評価についてはミリ波帯および光の周波数領域で、実際の測定及びSパラメータから誘電率を算定するプログラムの作成、分光エリプソメトリによる誘電関数モデルを用いた屈折率推定を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
高周波特性の評価を中心に行う。高周波特性の結果にあわせて、素子設計、薄膜の作製条件の再検討を互いにフィードバックしながら研究を行う。
次年度は、事業のまとめとして、研究結果についての学会発表や論文投稿を中心に行う。
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| Causes of Carryover |
導入を予定していた設備備品費である高周波測定装置が予定していた価格より安価であった為。また、一部機材が別予算で購入した機材で転用できる可能性があり、助成金の効率的運用を図る為、転用による実装を試験している。
海外旅費の繰越も1つの理由として挙げられる。研究成果を発表する場として計画していた国際会議について業務の都合上参加を見送った為、翌年度に開催される別の国際会議を成果発表の場とする事にした。その為、渡航費用及び会議参加費用の未使用分が発生し、それを次年度へと繰り越すこととなった。
次年度はデバイス作製に必要な消耗品購入や、研究業績発表に必要な機器の備品購入及び、出張に必要な旅費、参加費、論文投稿費等で使用する予定である。
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