Development of Graphene-Based Transparent Antennas

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: Koh Shinji 青山学院大学, 理工学部, 教授 (50323663)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須賀 良介 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (20398572) ; 渡辺 剛志 青山学院大学, 理工学部, 助教 (30803506)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グラフェン / CVD / 透明アンテナ / インターカレーション / ミリ波帯デバイス

Outline of Final Research Achievements

We fabricated an optically transparent monopole antenna using graphene film and investigated the feasibility of the film as an electrode material for antennas. A low sheet resistance (80 Ω/sq) was attained by stacking the graphene films and carrier doping with TFSA molecules. The optical transmittance of the carrier-doped three-layer stacked graphene film was greater than 90%. Using the monopole antenna structure, we measured the characteristics of the graphene monopole antenna. The radiation efficiency of the graphene monopole antenna was determined to be 52.5% at 9.8 GHz. Through the measurements of the graphene monopole antenna, we demonstrated that the carrier-doped three-layer stacked graphene film can be used as an electrode material for optically transparent antennas.

Free Research Field

グラフェンのCVD成長とデバイス応用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、グラフェンを透明導電膜として用いる透明アンテナについて研究開発を進めた。グラフェン透明導電膜は、既存の金属微細メッシュやITOなどを用いた透明導電膜と比較して、高い透明性、優れた電気伝導特性、高い化学的安定性、超軽量、優れたフレキシブル性を持つことから、透明アンテナの材料として好適であり、特に透明かつフレキシブルなアンテナの材料として有望である。本研究では、CVDグラフェンの低抵抗化技術の確立に取り組み、グラフェン透明アンテナの実用化の可能性を示すことができた。このグラフェン透明アンテナは、普及が進みつつあるIoT分野や5G通信技術分野において活躍することがで期待される。