희토류를 추가하지 않고 질화 상태로 세계적 수준의 라이브 바카라 성능을 달성

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")제조 기술 연구 부서[연구 부서 이사 Ichikawa Naoki] Sensing Materials Research Group Uehara Masato 및 Akiyama Morito, Murata Manufacturing Co, Ltd와 협력하여 [Murata Tsuneo 대통령] (이하 Murata Manufaction Co, Ltd) 비싼 요소라이브 바카라 재료

라이브 바카라 재료입니다알루미늄 질화물 (ALN)비싸다Q value, 모바일 통신 용FBAR 고주파 필터에 사용되지만, 미래에 통신 방법이 발전함에 따라 라이브 바카라 성능을 향상시켜야합니다희토류그것은Scandium (SC)질화증 알루미늄으로는 라이브 바카라 성능이 극적으로 향상되지만 스칸듐은 매우 비싸고 대체 요소를 찾는 것이 수행되었습니다

이번에는 저렴한 알루미늄 질화물마그네슘 (MG)andNiobium (NB)를 동시에 추가함으로써, 스칸듐 도핑 알루미늄 질화물과 동시에 라이브 바카라 성능이 달성되었다 이 성능은 세계에서 가장 높은 수준의 질화물 라이브 바카라 물질이며, 희토류없이 저렴하게 제조 될 수 있기 때문에 차세대 고주파 필터에 적용될 것으로 예상됩니다 또한 수많은 센서가 필요합니다iotya스마트 제조등센서 네트워크를 실현하기위한 키 장치로 사용할 수 있습니다

이 기술에 대한 세부 사항은 2016 년 3 월 19 일에 도쿄 기술 연구소 (Tokyo Institute of Technology) (도쿄 메 구로 쿠)에서 개최 될 응용 물리학 협회의 63 번째 스프링 아카데믹 강의에서 발표 될 것입니다

제조 된 라이브 바카라 박막의 단면의 전자기 (왼쪽)와 결정 구조의 개략도 (오른쪽)

다양한 주파수를 선택하는 고주파 필터는 스마트 폰과 같은 통신 장치의 필수 구성 요소 중 하나입니다 그중에서도 FBAR 고주파 필터는 차세대 통신 장치에서 사용될 것으로 예상됩니다 라이브 바카라 재료 인 알루미늄 질화물은 Q 값이 높으며 거의 모든 FBAR 형 필터에 사용되지만, 커뮤니케이션 주파수를 높이고 주파수 대역을 증가시키기 위해 미래의 라이브 바카라 성능이 극적인 개선이 필요합니다

반면에, IoT 및 Smart Manufacturing과 같은 센서 네트워크를 실현하기 위해서는 센서 기능과 자체 생성 기능이있는 수많은 저렴한 장치가 필요합니다 고온 안정성이 우수한 압력 센서 인 질화 알루미늄은 진동 등으로부터 전기 에너지를 생성 할 수 있기 때문에 예상됩니다 그러나 현재의 라이브 바카라 성능은 낮으며 센서 네트워크에서 사용하기에는 충분하지 않습니다

AIST는 질화 알루미늄에 스칸디움을 추가하여 라이브 바카라 성능을 크게 향상 시켰습니다 그러나 Scandium은 비싸고 일부로서의 제조 비용은 매우 높기 때문에 고주파 필터로 사용하기가 어렵습니다 따라서, 스칸듐과 비교할 수있는 라이브 바카라 성능을 달성하는 대체 요소를 검색 할 필요가있다

스칸디움에 대한 저렴한 대체 요소를 탐색하는 것은 해외를 포함한 다양한 기관에 의해 수행되었으며 두 가지 유형의 요소를 동시에 추가하는 것에 대한 연구가 수행되고 있습니다 그러나 지금까지 스칸듐 첨가의 약 절반의 성능을 가진 것으로보고되었습니다 따라서 AIST는 Murata Manufacturing과의 공동 연구를 수행하여 다양한 이중 요소의 동시 첨가 효과를 조사하고 질화증의 라이브 바카라 성능을 향상시키는 것을 목표로했습니다

질화증 알루미늄의 라이브 바카라 성능을 향상시키기 위해, 스칸디움 이외의 요소를 추가하는 효과가 조사되었다 샘플은과도 동시 반응성 스퍼터링 방법, 알루미늄 (AL) 및 첨가제 요소를 동시에 스퍼터링하고 질소와 반응하여 생성 된 생성물을 준비 하였다 우리가 여러 요소를 추가하는 효과를 조사했을 때 마그네슘과 니오 비움의 첨가는 라이브 바카라 성능을 극적으로 향상시켰다

도 1에서 제조 된 샘플의 라이브 바카라 성능과 첨가 된 마그네슘 및 니오 비움의 양 사이의 관계는 각각의 제제 조건 (압력, 온도, 니오 비움/마그네슘 조성 비율)에 대해 도시되어있다 총 마그네슘 및 니오 비움 첨가의 총량이 약 065 인 경우, 스칸디움 첨가에 해당하는 라이브 바카라 성능 (라이브 바카라 상수d₃₃: 22 PC/N)가 표시되었습니다 이것은 희토류, 비싼 스칸듐이없는 질화물에 대한 세계에서 가장 높은 것으로보고 된 가치입니다 요소의 다른 연구 사례는 스칸듐 수용 알루미늄의 성능의 약 절반만을 가지고 있습니다 이 재료는 스칸듐 첨가와 동일한 라이브 바카라 성능을 가지며 저렴한 비용으로 제조 될 수 있으며 차세대 고주파 필터에 적용될 것으로 예상됩니다 또한, 개선 된 라이브 바카라 성능은 더 높은 효율성이 진동 및 기타 요인으로부터 전기 에너지를 생성 할 수있게하며, IoT 및 스마트 제조와 같은 센서 네트워크의 실현을 지원하는 장치로 사용될 수 있습니다

그림 1 : 다양한 조건 하에서 제조 된 샘플의 마그네슘 및 니오브 및 라이브 바카라 성능의 총 첨가

그림 2는 이번에 개발 된 마그네슘/니오피움-수용 알루미늄의 결정 구조를 보여줍니다 스칸디늄 수용된 알루미늄 질화증 및 결정 격자의 기타보고 된 예a축 (수평)이 더 길어졌습니다CAxis (수직)/a축 (수평)의 비율이 작아지고 이온이 위아래로 움직일 가능성이 높아짐에 따라 라이브 바카라 성능이 증가합니다 유사하게, 마그네슘과 니오 비움의 총량이 증가하고, 결정 격자도 증가한다a축 (수평)이 더 길다,CAxis (수직)/a축 (수평)의 비율이 더 작다는 것이 밝혀졌습니다 우리는 라이브 바카라 성능을 향상시킨 상세 요소를 계속 연구하고 있습니다

그림 2 : 마그네슘 및 니오 비움의 총 추가량에서 준비된 샘플의 격자 상수 의존성

우리는 높은 라이브 바카라 성능을 나타내는 메커니즘을 명확히하기 위해 이번에 개발 한 마그네슘/니오피움-수용 알루미늄 질화물의 내부 구조를 분석 할 것입니다 또한 회사는 다른 요소를 추가하는 효과를 조사하고 고압 전기 특성이 높은 질화물 라이브 바카라 재료를 검색 할 계획입니다

◆ 라이브 바카라 재료

Piezoelectricity는 압력이 재료에 적용될 때 압력에 비례하는 분극 (표면 전하)의 특성입니다 물체의 움직임과 위치로 인한 기계적 에너지는 전기 에너지로 변환 될 수 있으며 그 반대도 마찬가지입니다 이 특성을 가진 재료는 라이브 바카라 재료입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 알루미늄 질화증 (ALN)

금속 요소 알루미늄 및 질소의 화합물[참조로 돌아 가기]

◆ Q Value

음향파와 같은 음향 파의 전파에서 물질의 흡수로 인한 에너지 감소와 관련된 값 Q 값이 높으면 파도가 감쇠하기가 어렵 기 때문에 고주파 필터로 적합합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 고주파 필터, FBAR 고주파 필터

필요한 주파수를 통과하고 불필요한 주파수를 차단하며 스마트 폰과 같은 통신 장치의 필수 부분입니다
fbar (필름 대량 음향 공진기) 고주파 필터는 고주파 필터 (벌크 음향 파) 라이브 바카라 재료의 공진 진동을 사용하는 필터 유형 고주파 라디오를 수용하고 커뮤니케이션 방법의 미래 진화를 수용 할 수있을 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 희토류

순환, 스칸듐 및 이트륨 요소가 거의없는 2 개의 희귀 금속 (희귀 금속)의 일반적인 용어뿐만 아니라 란타 노이드 그룹의 15 가지 요소 광업 및 정제 비용은 높습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Scandium (SC)

그것은 금속 요소이며 비싼 희토류 중 하나입니다 Scandium은 작은 예비군이 아니지만 집중 광석은 없으며 거의 항상 다른 미네랄의 부산물로 회복됩니다 또한, 산화 스칸듐이 회복되고 스칸듐을 단독으로 제거하는 것은 쉽지 않으며 비싸게됩니다 이러한 이유로 Scandium은 산업용으로 거의 사용되지 않습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 마그네슘 (mg), 니오 비움 (NB)

둘 다 금속 요소입니다 Scandium과 비교할 때 쉽게 얻는 것이 더 쉽고 비용이 적게 듭니다[참조로 돌아 가기]

◆ IoT, 스마트 제조, 센서 네트워크

제조 생산성을 높이고, 새로운 서비스를 창출하고, 사람뿐만 아니라 기계와 인프라를 통해 안전 및 보안을 개선하고 인터넷을 통해 정보를 연결하여 정보를 공유하고 실시간으로 분석하고 관리하려는 노력 IoT 란 무엇입니까?사물 인터넷스마트 제조는 제조 및 기타 산업에 특화되어 있습니다 센서 네트워크는 이들을 지원하는 인프라이며, 환경과 물리적 상황의 변화를 캡처하기 위해 센서와 함께 여러 무선 터미널을 산란시키는 네트워크입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 과도 동시 반응성 스퍼터링 방법

스퍼터링은 챔버에 설치된 기판과 표적 (증착 될 재료) 사이에 고전압을 가해지고 챔버의 가스를 이온화하여 대상과 충돌하여 기판에 베스팅하여 재료를 대체 할 수있는 방법입니다 제 3의 동시 반응성 스퍼터링 방법은 세 가지 물질이 동시에 반발하고 대기에서 가스와 반응하여 원하는 물질을 생성하는 방법이다[참조로 돌아 가기]

◆ 라이브 바카라 상수

라이브 바카라 성능의 크기를 나타내는 상수,dConstantg상수 등이 있습니다 장치는 PC/N입니다d상수는 라이브 바카라 상수라고하며 적용된 힘에 대한 전하 밀도의 변화를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]