| 研究課題/領域番号 |
21K04205
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| 研究機関 | 秋田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
田中 将樹 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60353231)
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| 研究分担者 |
伊藤 桂一 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20290702)
河村 希典 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90312694)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ミリ波 / 液晶 / 導電性高分子膜 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目的は、ミリ波システムの課題である小型・軽量、加工性、低消費電力、低コスト、省スペースを解決するために、液晶と導電性高分子膜を組み合わせたミリ波制御素子の新しい製作方法と新規構造を創製することである。電極材料として導電性高分子膜をミリ波に適用するため、導電性高分子であるポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）膜のミリ波透過特性の測定を試みた。具体的な数値目標として透過率５０～７０％を目標とした。基板材料としてガラスの他、ＰＥＴ、ＰＣ（ポリカーボネート）の樹脂材料を使用し、バーコートによりＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの塗布を行った。膜厚、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度の調整により表面抵抗が１００Ω／ｓｑ程度の比較的低抵抗な導電膜が得られた。試作した導電膜の７０ＧＨｚ帯ミリ波の透過特性の測定を行った。２００～３００Ω／ｓｑ程度の比較的高抵抗な導電膜では４０～６０％程度のミリ波透過率が得られたが、低抵抗膜においては３０～４０％程度にとどまった。しかしながら、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度の割合によりミリ波透過率の調整が期待できることがわかったため、今後はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの成膜条件の最適化を行う予定である。
また、ミリ波を制御する素子として、ミリ波帯誘電体レンズの設計・試作を行った。通常のレンズ形状の他、２レベル型フレネルゾーン形状のレンズを試作して放射パターンの測定を行った。次年度以降は誘電体レンズに導電性高分子膜および液晶を適用していく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
導電性高分子であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜のミリ波透過特性として数値目標とした透過率５０～７０％は比較的高抵抗な導電膜では実現できた。また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度の割合によりミリ波透過率の調整が期待できることが予測できたことから、次年度以降、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの成膜の最適条件の割り出す予定である。また、ミリ波制御液晶素子については、素子構造に液晶を適用するには至っていないが、液晶を封入する溝を含めたレンズ素子の設計・試作を行い、良好なミリ波の収束特性が得られている。当初の計画からは若干遅れているが、概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策としては、ミリ波の透過率向上を目指して導電性高分子膜の膜厚およびＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度に対する成膜条件の最適化を進め、ミリ波帯における導電性高分子膜の基礎特性の測定を行う。測定は７０ＧＨｚ帯のみならず、３０Ｇ～９０ＧＨｚの広い周波数領域にわたって行う予定である。さらに、ミリ波制御素子として誘電体レンズ素子の試作および液晶材料の封入によるミリ波帯液晶レンズの試作を行い、液晶レンズへの導電性高分子の適用について検討していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度参加した学会はすべてオンライン発表であったため旅費の支出がなかった。そこで、購入するミリ波測定に使用するコンポーネント等の購入計画を見直しをした結果、予算の都上、次年度使用額が生じた。今年度はミリ波の測定周波数を７０ＧＨｚ帯のみとし、次年度の購入で今年度の測定に影響がない他の周波数帯のコンポーネントを翌年度分として請求した助成金と合わせて購入する予定である。
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