マイクロ波誘電スペクトルによる強誘電体材料の誘電緩和・損失解析

使用微波介电谱对铁电材料进行介电弛豫和损耗分析

• 批准号: 14750550
• 负责人: 掛本 博文
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750550/
• 关键词: BaTiO_3; マイクロ波誘電測定; 電磁界解析; 誘電率

誘電体材料はマイクロ波領域での応用が年々拡大しており,高周波広帯域での正確な誘電特性評価法の確立が求められている。インピーダンスアナライザーを用いた誘電特性測定では,周波数を連続して測定できるという利点があるが,高い誘電率を持つ誘電体の測定の場合は,数百MHzで共振が生じることが問題となっている。このため本研究では,チタン酸バリウム系材料のマイクロ波領域までの複素誘電率の連続スペクトル(誘電スペクトル)の測定を実施し,数百MHzでの共振を取り除き,測定周波数帯での正確な誘電率を得ることを目的とした。研究計画に基づき,チタン酸バリウム系試料を固相反応法により作製し,作製したソーヤタワー回路とオシロスコープを用いて強誘電性を確認し,RF-インピーダンスアナライザーと今回構築した測定制御システムを用いて,各種誘電特性の測定を行った。測定により得られたチタン酸バリウム系試料の誘電特性は,400MHz〜700MHzに共振現象が見られた。この解決を図るため,パーソナルコンピュータを用いて,試料の電磁界シミュレーションを行ったところ,共振の原因が,試料を挿入したことによる,初期校正位置の変化であることが判明した。よって,電気長を補正するごとにより,共振が取り除かれることを見出し,1.5GHz以下での正確な誘電スペクトルの測定を可能とした。本研究の成果は、第20回強誘電体応用会議に採択され、発表した内容は、Japanese Journal of Applied Physicsでアクセプトされ、公表された。また、同様に、第23回電子材料研究討論会にも採択され、Ceramic Society of Japan, Seriesにアクセプトされ、公表される予定である。今回得られた研究成果を継続発展させるために、より高周波で単針を用いた誘電率測定装置の着想を行い、測定装置を構築した。現在、試料の誘電率を反映した測定スペクトルが取れつつある。

The method for evaluating the dielectric properties of dielectric materials in the high frequency domain is established. In the case of measurement of inductive characteristics, resonance occurs at hundreds of MHz. In this study, the measurement of complex inductivity in the microwave domain of a semiconductor material was carried out. The resonance at hundreds of MHz was removed and the correct inductivity in the frequency band was determined. In the research project, the basic structure of the sample was determined by solid phase reaction method, and the high conductivity of the sample was confirmed. The RF-100 system was constructed to determine the system structure and the measurement of various inductive characteristics. The resonance phenomenon of 400MHz ~ 700MHz was found in the induced current characteristics of the sample. The solution is to correct the electromagnetic field of the sample and determine the cause of the resonance. For example, if the current is less than 1.5 GHz, the resonance can be detected. The results of this study were published in the Japanese Journal of Applied Physics at the 20th session of the Conference on Electromagnetism. The 23rd Seminar on Electronic Materials, Ceramic Society of Japan, Series, Publication, etc. The results of this study were developed in the future. Now, the sample's induction rate is measured.

项目成果

J.Li, H.Kakemoto, S-M.Nam, S.Wada, T.Tsurumi: "Dielectric Measurement of BaTiO_3 based ceramics in RF region using electric length calibration method"Ceramic Society of Japan, Series. 10(印刷中). (2004)

J.Li、H.Kakemoto、S-M.Nam、S.Wada、Tssurumi：“使用电长度校准方法测量 BaTiO_3 基陶瓷的介电常数”，日本陶瓷学会，2004 年系列 10。 ）