기업의 요구에 대응하여 질화물 기반 바카라 양방 재료를 개발함으로써 거대한 시장을 목표로합니다

기업의 요구에 따라 질화물 기반 바카라 양방 재료를 개발하여 거대한 시장을 목표로합니다

2020/01/31

기업의 요구에 대한 질화물 기반 바카라 양방 재료 개발 거대한 시장을 목표로 재료 세계에서 새로운 연구 분야 만들기

2020 년에 차세대 통신 표준 5G는 일본에서 운영을 시작하지만 고급 통신 장치에는 필수적입니다벌크 탄성파 (BAW) 필터고성능 바카라 양방 재료현재로는 천질의 알루미늄은 고성능 바카라 양방 재료에 희토류와 함께 추가되지만 AIST는희토류를 사용하지 않고 고성능을 제공 할 수있는 바카라 양방 재료개발 성공앞으로 통신 장치 용 BAW 필터뿐만 아니라 지문 인증과 같은 센서 네트워크에도 사용될 것으로 예상됩니다

5G를 실용적으로 사용할 수있는 부품 및 재료

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BAW 필터의 성능은 바카라 양방 재료에 의해 결정됩니다

5G에 사용되는 통신 장비의 필수 구성 요소 중 하나는 고주파 필터입니다 (필요한 주파수 대역을 효율적으로 전달하고 그렇지 않은 대역을 차단합니다) 이 중 고주파 호환성이 우수한 BAW 필터의 성능은 바카라 양방 재료에 의해 결정된다고 말하는 것은 과장이 아닙니다

바카라 양방은 압력 (기계적 자극)이 재료에 적용될 때 압력에 비례하여 표면 전하가 나타나는 현상이다 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 특성을 갖는 물질을 바카라 양방 재료라고합니다 시계, 컴퓨터, 통신 장비 등에 필수적이며 단일 터미널 내에는 바카라 양방 재료로 만든 여러 부분이 있습니다

"BAW 필터는 실리콘 기판 위에 하부 전극, 바카라 양방 재료 및 상부 전극이 쌓이는 간단한 구조를 가지고 있으며, 바카라 양방 재료 만 개선 할 수 있습니다 따라서 더 나은 바카라 양방 재료가 만들어지면 필터 성능이 더욱 향상됩니다"

Uehara 및 회사와 함께 제조 기술 연구 부서 인 Akiyama가 개발 한 바카라 양방 재료는 이제 전 세계에서 많은 관심을 끌고 있습니다 "마그네슘/니오피움-흡수 알루미늄 질화 알루미늄"으로, 저렴하고 끔찍한 요소를 사용하여 세계 최고 수준의 바카라 양방 특성을 달성합니다

■BAW 필터 구조

스마트 폰에서 채택 된 새로운 바카라 양방 재료

이야기는 2000 년대로 거슬러 올라갑니다 Akiyama는 원래 질화물 바카라 양방 재료의 연구원이었으며 2000 년대 초부터 자동차 부품 제조업체와의 연소 압력 센서에 대한 공동 연구를 진행하고있었습니다 이 중 제조업체는 "우리는 질화증 알루미늄 박막의 바카라 양방 특성을 개선 할 수 있습니까?"에 대한 요청을 도입했습니다

"당시 산화물은 바카라 양방 전기가 높을 때 일반적이었고, 질화염의 바카라 양방성 개선에 대한 연구에 거의 아무도 관여하지 않았습니다 제가 물었을 때, 나는 정말로 불안하고 반 불안했습니다"

무모하다고 생각했지만 아키 야마와 다른 사람들은 바카라 양방 특성을 향상시키는 방법을 연구하기 시작했습니다 거의 사전 연구가 없으면 질화물에 어떤 요소를 추가 할 것인지 또는 어떤 조건이 물리적 특성을 향상 시킬지 전혀 몰랐으므로 찾을 수있는 요소를 면밀히 조사했습니다

"나는 평범한 요소로 좋은 결과를 얻지 못했고, 시도 할 것이 없었기 때문에, 미래에 그것을 사용하기 위해 그것을 사용하고 싶지는 않았지만, 희토류 인 Scandium을 시도했습니다 나는 질화 알루미늄에 스칸디움을 추가함으로써 바카라 양방 특성은 상당히 개선되었습니다 piezoelectric 상수는 28 pc/n으로 개선되었습니다

이것은 2007 년에 좋은 자료가 발견되었고 공동 연구 회사는 기뻐했지만 결국 자동차 부품 에서이 자료의 채택은 아직 실현되지 않았습니다

그러나 2013 년 독일 Fraunhofer Research Institute는 재 재생 테스트를 수행하고 국제 회의에서 아키야마 및 다른 사람들의 결과와 비슷한 결과를 얻었으므로 전 세계의 관심을 끌었습니다

나중에이 연구에 참여한 우에하라 (Uehara)는 "이것은 전 세계의 연구자들의 시선을 스캔디움을 추가함으로써 생성 된 재료 자체에 초점을 맞추는 것뿐만 아니라 질화물 바카라 양방 재료의 잠재력에 초점을 맞추게되었다 아키 야마의 발견은 재료의 세계에서 새로운 분야의 연구 분야를 창출했다고한다"고 말했다

당시 5G의 기술 개발과 경쟁하고있는 통신 산업은 주목했습니다 초기에 전자 부품 제조업체는 BAW 필터에 사용되는 재료로 잠재력을 보았으며 AIST와 협력하여 특성화 평가를 시작했습니다 따라서, 스칸듐 도핑 된 알루미늄 질화물 박막의 높은 바카라 양방 특성이 확인되었으므로 실제로 BAW 필터를 생산했으며 2013 년에는 국제 과학 협회에서 예상 성능을 달성 할 것이라고 발표했습니다

그런 다음 BAW 필터 용 글로벌 시장이 큰 전자 구성 요소 제조업체는이 재료를 자체 BAW 필터로 사용합니다 이를 통해 AIST가 개발 한 자료는 스마트 폰에 설치 될 수 있습니다

기능 부품 당 20 개 미만의 BAW 필터와 단위 당 4 개의 부품이 있습니다 다시 말해, 하나의 BAW 필터는 스마트 폰에서 최대 70 ~ 80까지 사용됩니다

"스마트 폰은 전 세계적으로 14 억 단위로 판매되므로 전자 구성 요소 제조업체 시장이 50%인 경우 작년에만 약 500 억 BAW 필터가 생산되었습니다 따라서 세계 인구는 77 억이므로 6 개의 필터가 전 세계의 주요 초점이 될 수는 없지만 많은 사람들이 가질 수는 없다는 것을 의미합니다 (아키 야마)

저렴한 마그네슘과 니오브가있는 희귀 한 지구의 바카라 양방 재료 개발

스칸듐이 첨가 된 많은 알루미늄 아트 라이드 박막이 사용되었지만 한 가지 문제가 남아있었습니다 이것은 스칸듐이 희토류라는 것을 의미합니다 성능은 좋지만 비용과 안정적인 공급에 대한 우려가 있으며 회사는 다른 요소를 사용하여 바카라 양방 재료 개발을 요청했습니다

이 질문에 대한 응답으로 AIST는 모든 조건에서 다양한 요소를 추가하여 물리적 특성을 계속 평가했습니다 그러나 스칸디움을 초과하는 물리적 특성을 달성하기는 어렵습니다 현실은 그것이 그보다 훨씬 낮았다는 것이었다

당시 일본 전자 부품 제조업체는 질화증, 마그네슘 및 지르코니아에 두 가지 요소를 추가하여 훨씬 더 나은 바카라 양방 특성을 달성했습니다 즉, 바카라 양방 상수는 Scandium 28 PC/N이 아니라 약 12 ​​PC/N이었다 그러나 그 수치가 그때까지 시도 된 다른 요소들보다 훨씬 높았다는 것은 사실이었습니다

"나에게 놀랐던 것은 두 가지 요소를 동시에 추가한다는 생각이었다 마그네슘과 지르코니아는 모두 스스로 좋은 숫자를 생산하지 않은 요소였으며, 나는 공동 구역이이 정도로 물리적 특성을 향상시킬 것으로 기대하지 않았다"(Akiyama)

이에 영감을 얻은 Akiyama와 다른 사람들은 회사와 함께 공동 구조를 통해 자료를 신속하게 찾기 시작했습니다

초기에, 마그네슘은 공동 구호 할 성분 중 하나라고 결정되었다 다른 요소를 선택하는 데 약간의 시간이 걸렸습니다 우리는 그룹 4의 전이 금속 인 지르코니아에 대한 그룹 5의 금속 요소를 목표로 결정하고 니오 비움을 선택했습니다 이 선택은 잘못되지 않았습니다 3D 동시 반응성 스퍼터링이라는 기술을 사용하여 마그네슘과 니오 비움이 알루미늄에 공동 구조 될 때, 바카라 양방이 극적으로 개선되었다

두 요소의 압력, 온도 및 조성 비를 변화시켜 최적의 제조 조건을 찾는 것은 2016 년에, Uehara와 동료들은 추가 된 마그네슘과 니오 비움의 총량이 약 065 일 때, 바카라 양방 상수는 22 PC/N으로 스칸디움에 더 가깝다는 것을 발견했습니다

"저렴한 요소를 사용하여 높은 바카라 양방 특성을 제공함으로써 희토류를 사용하지 않는 질화물 바카라 양방 재료의 적용을 볼 수있게되면 마침내 우리의 시력 분야에 왔습니다"(Uehara)

개선 된 바카라 양방 특성 및 확장 응용 프로그램

BAW 필터는 바카라 양방 재료의 유일한 응용이 아닙니다 예를 들어, 마이크 현재의 주류 마이크는 용량 성이지만, 미래에는 감도가 높고 전력 소비가 높을 수있는 바카라 양방 모델이 계속 증가 할 것으로 생각됩니다 바카라 양방 마이크는 이미 미국에서 시작되었습니다 AIST는 또한 미래에 큰 시장성을 가질 것으로 예상되는 마이크 재료를 목표로 할 것입니다

또 다른 주요 대상은 지문 센서입니다 이것은 스마트 폰 및 기타 영역에 이미 설치된 인증 기술이지만 오늘날의 주류 센서는 지문을 이미지로 인식하고 인증하여 인증하므로 고정밀 사진을 사용하면 인증이 끊어 질 위험이 있습니다

"이러한 이유로 초음파를 사용하여 3D 맵을 생성하고 3D 정보로 처리하여 지문의 불균일성을 읽음으로써 보안을 개선하기위한 연구가 수행되고 있습니다 우리는 Piezoelectric 재료도 그러한 응용 분야에도 적용될 수 있다고 생각합니다"(Akiyama)

바카라 양방 전기성 향상과 진동 및 기타 요인으로부터 전기 에너지를 효율적으로 생성하는 능력은 바카라 양방 재료의 사용을 확장하기위한 또 다른 주요 요점입니다

"이제 장비의 이상은 공장 생산 장비 및 토목 공학 인프라와 같은 많은 센서를 연결하는 네트워크를 사용하여 진단되고 있지만 센서의 전원 공급원입니다 수백 또는 수천 개의 센서를 하나씩 관리하는 것은 번거 로움이며, 센서가 반드시 대신에 설치 될 수있는 곳에 센서가 설치 될 수있는 곳에 센서가 설치 될 수는 없습니다 아키 야마는 어려운 일이되기 쉬운 이점이 될 것입니다

앞에서 언급 했듯이이 회사는 산화물과 질화물 사이의 경계를 초월하는 고성능 바카라 양방 재료를 개발할 수 있었지만 회사의 요청은 AIST를 뒤로 밀었습니다 우리는 또한 두 가지 요소를 동시에 추가하는 것에 대해 회사로부터 배웠습니다

"회사의 의견은 우리에게 영감과 큰 원동력이 될 것입니다 실제로, 회사의 요청에 따라 공동 연구가 시작되었고, 스칸디움 알루미늄 질화물이 태어 났으며, 인기있는 스포트라이트가되었습니다 사회와 시장에서 무슨 일이 일어나고 있는지, 문제가 무엇인지, 문제가 무엇인지 알려주십시오 우리는 이것에 최선을 다할 것입니다" (uehara)

"모든 회사가 신뢰를 갖도록하기 위해 우리는 기술 및 연구 능력을 계속 향상시킬 것입니다 신뢰의 좋은 관계를 구축하고 연구를 수행하기 위해 함께 협력합시다"(Akiyama)

우리는 일본에서 세계에 이르기까지 일본에서 유래 한 기술인 질화물 바카라 양방 재료를 전파하고 싶습니다 이를 염두에두고 두 사람은 바카라 양방 재료를 계속 탐색하고 성능을 향상시킬 것입니다