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

使用液晶和导电聚合物薄膜创建高性能毫米波控制装置

基本信息

批准号：
21K04205
负责人：
田中将樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Akita National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04205/
关键词：
ミリ波液晶導電性高分子膜

项目摘要

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、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。

该研究主题的目的是创建一种制造毫米波控制元件的新方法，该元素结合了液晶和导电聚合物膜，以解决毫米波系统的问题，例如小而轻巧，可工行，低功耗，低成本和节省空间。为了将导电聚合物膜作为电极材料应用于毫米波，我们试图测量导电聚合物聚（3,4-乙基二氧噻吩）/多苯二甲酸（PEDOT/PSS）膜的毫米波传输特性。特定的数值目标是传递50-70％。将玻璃，宠物和PC（聚碳酸酯）树脂材料用作底物材料，并通过钢包涂层施加PEDOT/PSS。该膜通过化学蚀刻作为表面处理稳定。尝试了表面处理和PEDOT/PSS浓度调整的优化，并获得了相对较低电阻的透明导电膜，约为80-150Ω/sq，并获得了80-90％的光透射率。原型导电膜的75 GHz毫米波透射率约为30-50％。使用PET和涂有PEDOT/PSS的PC底物产生液晶细胞，并测量了光透射率和毫米波的透射率。由细胞厚度为11μm的PET底物制成的液晶细胞的光透射率约为25％，而由PC底物制成的液晶细胞的光透射率约为50％。此外，在75 GHz毫米波以约30％的透射率获得了由细胞厚度为200μm的PET底物制成的液晶细胞。此外，我们设计并原型制作了毫米波带光子晶体结构，考虑到控制毫米波的元素。将电压施加到用液晶密封的PET底物上，以确认对毫米波透射的影响。