液晶と導電性高分子膜による高機能ミリ波制御素子の創製

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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、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。表面処理としてケミカルエッチングを施すことで、製膜の安定化を行った。表面処理、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度の調整の最適化を試み、表面抵抗８０～１５０Ω／ｓｑ程度、光透過率８０～９０％の比較的低抵抗な透明導電膜が得られた。試作した導電膜の７５ＧＨｚミリ波透過率は３０～５０％程度となった。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを塗布したＰＥＴおよびＰＣ基板により、液晶セルを試作し、光透過率およびミリ波透過率の測定を行った。セル厚１１μｍのＰＥＴ基板による液晶セルで２５％程度、ＰＣ基板による液晶セルで５０％程度の光透過率が得られた。また、セル厚２００μｍのＰＥＴ基板による液晶セルで７５ＧＨｚミリ波で３０％程度の透過率が得られた。また、ミリ波を制御する素子への適用を考え、ミリ波帯フォトニック結晶構造の設計・試作を行った。液晶を封入して試作したＰＥＴ基板により電圧を印加してミリ波透過率への影響を確認した。