高周波デバイス用無機有機複合誘電体材料の創製に関する研究

本研究は、ミリ波帯を活用する高周波デバイスに適した、低い誘電率（εr）と高いQ・f（低いtanδ）を有する樹脂／フィラーコンポジットの開発を目的としている。これらコンポジット材料の誘電特性は、フィラーの特性に支配的であるため、優れた誘電特性を有するフィラーの合成が重要となる。そこで、低εr、高Q・fを有するフィラーの合成にあたり、スピネル系セラミックス（MgAl2O4）における誘電特性の改善について検討し、樹脂とスピネルフィラーのコンポジット材料の特性評価を行った。スピネル系MgAl2O4セラミックスに着目し、スピネル格子中の陽イオン分布と高周波誘電特性との相関性について調査を行った。そして、Al3+陽イオンの四面体サイトへの選択的な占有が、誘電特性を大幅に向上させることを見出した。さらに、格子中への陽イオン欠陥の導入は、さらなるAl3+陽イオンの四面体サイトへの選択的な占有を導き、240,000 GHzの極めて高いQ・f値を有することを明らかにした。そして、これらをセラミックスフィラーとして用い、iPP樹脂とのコンポジットの合成を行い、高周波特性の評価を行った。結果として、低誘電率（εr<５）で、低tanδ（10-4オーダー）を有する優れた特性を示した。以上の成果から、MgAl2O4フィラーは高周波帯に適した樹脂／フィラーコンポジットにおけるセラミックフィラーとして有望であることが明らかとなった。

本研究は、ミリ波帯を活用する高周波デバイスに適した、低い誘電率（εr）と高いQ・f（低いtanδ）を有する樹脂／フィラーコンポジットの開発を目的としている。これらコンポジット材料の誘電特性は、フィラーの特性に支配的であるため、優れた誘電特性を有するフィラーの合成が重要となる。そこで、低εr、高Q・fを有するフィラーの合成にあたり、スピネル系セラミックス（MgAl2O4）における誘電特性の改善について検討し、樹脂とスピネルフィラーのコンポジット材料の特性評価を行った。スピネル系MgAl2O4セラミックスに着目し、スピネル格子中の陽イオン分布と高周波誘電特性との相関性について調査を行った。そして、Al3+陽イオンの四面体サイトへの選択的な占有が、誘電特性を大幅に向上させることを見出した。さらに、格子中への陽イオン欠陥の導入は、さらなるAl3+陽イオンの四面体サイトへの選択的な占有を導き、240,000 GHzの極めて高いQ・f値を有することを明らかにした。そして、これらをセラミックスフィラーとして用い、iPP樹脂とのコンポジットの合成を行い、高周波特性の評価を行った。結果として、低誘電率（εr<５）で、低tanδ（10-4オーダー）を有する優れた特性を示した。以上の成果から、MgAl2O4フィラーは高周波帯に適した樹脂／フィラーコンポジットにおけるセラミックフィラーとして有望であることが明らかとなった。