テラヘルツ分光エリプソメータを用いた6G用低損失誘電材料の測定と開発

使用太赫兹光谱椭偏仪测量和开发 6G 低损耗介电材料

• 批准号: 21H01619
• 负责人: 保科 拓也
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01619/
• 关键词: テラヘルツ; 6G; 誘電体; 誘電損失; エリプソメトリ

第6世代移動体通信システム「6G」は様々な社会問題の解決や新たな価値の創出に利用されるであろう未来技術である。6Gを構築するにあたり高周波フィルタ用の低損失誘電体材料が必要であるが、6Gの周波数帯域（100 GHz超の帯域）で利用できる適切な材料は未だ見出されていない。本研究では、独自技術であるテラヘルツ分光エリプソメータシステムを用いて、6Gの高周波フィルタ材料として応用が期待される結晶、ガラス、コンポジット、結晶化ガラスの複素誘電率を広い周波数帯域で測定する。また、100 GHz帯での誘電率・誘電損失の起源を定量的に明らかにする。該当年度は前年度に引き続き、テラヘルツ分光エリプソメータシステムを用いて、様々なガラス材料の複素誘電率を測定した。特に、ガラスのネットワークフォーマー組成によって100GHz超の帯域の複素誘電率がどのように変化するのか明らかにした。また、高周波フィルタ用の誘電材料を開発すべく、誘電率の温度依存性を低減させるような試みを行った。特にルチル型のTiO2結晶を析出させた結晶化ガラスにおいて、TiO2結晶の析出量を変化させることによって誘電率の温度係数を制御できることが明らかになった。これにより誘電率の温度係数がほぼゼロとなるような誘電材料が開発できた。一方、無機多結晶のセラミックスでも低損失誘電体材料の探索を行っており、ルドルスデン-ポッパー相やトリルチル相の材料系について100 GHz超帯の誘電特性の起源を明らかにしている。

第六代移动通信系统“ 6G”是一种未来的技术，可能会用于解决各种社会问题并创造新价值。尽管需要用于高频滤波器的低损耗介电材料才能构造6G，但在6G频带（100 GHz以上的频带）中尚未发现合适的材料。在这项研究中，我们使用独特的技术Terahertz光谱椭圆机系统来测量晶体，玻璃，复合材料和结晶玻璃的复杂介电常数，预计将其作为6G高频过滤器在广泛的频带上使用。此外，将对100 GHz频段中介电常数和介电损耗的起源进行定量揭示。在相关的一年中，与上一年一样，使用Terahertz光谱椭圆机系统测量了各种玻璃材料的复杂介电常数。特别是，我们已经澄清了频带的复杂介电常数高于100 GHz的变化，具体取决于玻璃的以前的网络组成。此外，为了开发用于高频过滤器的介电材料，我们尝试降低介电常数的温度依赖性。特别是，已经发现，可以通过更改在金红石型TiO2晶体中沉淀的TiO2晶体的量来控制介电常数的温度系数。这允许开发具有介电常数温度系数的介电材料几乎为零。另一方面，还正在寻找低损耗介电材料以寻找无机多晶陶瓷，揭示了Rudolsden-Popper和Trirutile相材料的100 GHz带的介电性能的起源。

项目成果

Dielectric property and polarization mechanism of sodium silicate glass in GHz-THz range

GHz-THz范围硅酸钠玻璃的介电性能及偏振机理

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac7b0f
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kanehara Kazuki;Urata Shingo;Yasuhara Sou;Tsurumi Takaaki;Hoshina Takuya
• 通讯作者: Hoshina Takuya

GHz-THz帯におけるアルカリシリケートガラスの誘電特性

GHz-THz 频段碱金属硅酸盐玻璃的介电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 金原一樹;浦田慎吾;安原颯;鶴見敬章;保科拓也
• 通讯作者: 保科拓也

Dielectric response of glass in the GHz-THz frequency region

GHz-THz 频率范围内玻璃的介电响应

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Kanehara;Shingo Urata;Sou Yasuhara;Takaaki Tsurumi;Takuya Hoshina
• 通讯作者: Takuya Hoshina

Understanding of Dielectric Polarization Mechanisms Using THz Spectroscopy

使用太赫兹光谱了解介电极化机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Tateyama Akinori;Ito Yoshiharu;Shiraishi Takahisa;Orino Yuichiro;Kurosawa Minoru;Funakubo Hiroshi;Toshihiro Isobe;Takuya Hoshina
• 通讯作者: Takuya Hoshina

高周波領域におけるガラス材料の誘電特性

玻璃材料在高频范围内的介电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 金原一樹;浦田慎吾;安原颯;鶴見敬章;保科拓也
• 通讯作者: 保科拓也