JP2001502256A - 誘電体コンポジット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フレキシブルコンピュータ設計段階で、第２の誘電体コンポーネントの急速な成長を含む周期的な誘電体コンポジットの製造の新規な方法。レーザステレオリソグラフィは、液体の光重合によって層毎にポリマー材料を形成するのに使用される。この仕方で構築された所定の材料は、周波数の所望のバンドに関する材料を介してマイクロウェーブ伝搬に対して完全に損失のないバリアーを示し、フォトニックバンドギャップ結晶として一般的に知られている。かかる材料は、全角広及び狭バンドブロックフィルタ、狭バンド透過フィルタ、平面アンテナのための反射及び損失のない基板、及び、発振器キャビティ及び導波管に関する新規で損失のない媒体を提供し得る。更に、特に、上述した製造方法及び連鎖する多面体の構築に適している新規な結晶構造を示す。

Description

【発明の詳細な説明】 誘電体コンポジット 本発明は、誘電体コンポジットを製造する方法と、それによって形成された誘 電体に関する。用語コンポジットは、２つの材料の間に不連続な界面を有する２ つの材料を含むいかなる媒体をも意味することを意図する。 電気的バンド構造は、ほとんどの物理及び電気工学の技術者にとって良く知ら れた概念である：結晶材料のバンド構造は、印加された電界の影響下で、材料内 を移動する電子にアクセスすることができるエネルギの範囲を示したものである 。かかる材料における特別の興味は、結晶中の伝搬がかかるエネルギによって処 理される電子を禁制する「電子的バンドギャップ」である。かかるギャップは、 結晶中の一貫する原子又は分子の周期的な配列から形成される結晶面からのブラ ッグ反射された電子の波動関数の相殺的干渉から生じる。ギャップは、熱的及び 電気的伝導度のようなかかる巨視的な現象を説明する際に有益であり、半導体の 設計において利用され、それゆえ電子デバイスの設計に利用される。 Yablonovitch〔１〕及びジョン〔２〕は、類似の原理は周期的媒体に伝播する 電磁気（EM）の分野に応用されるべきであると提唱した。つまり、誘電率の空間 的な周期的分布は、EM電波が周期的媒体内のいかなる方向でも禁じられている周 波数の範囲である”フォトニックバンドギャップ”を引き起こすことができる。 かかる材料は”フォトニック結晶”として周知である。”フォトニック”という 用語は、EMスペクトルの光学的かつ近赤外線範囲の現象との関連を意味し、むし ろ、これはYablonovitch等による応用範囲であった。しかしながら、この現象の 原理は全EMスペクトルにわたり、ここに提唱された特定の実例はマイクロウェー ブ範囲に関するけれども、この明細書では本発明や他の範囲の領域に制限して解 釈すべきではない。 面心立方（FCC）結晶格子は初め、フォトニックバンドギャップをみるのに最 適な構造であるとしてYablonovitch及びジョンの両者によって提案された。す べての１４ブラベー格子のほぼ球体のブリユアン帯を有し、完全（すなわち全４ πステラジアンを超えて延びる）かつ絶対的（すなわちEMポーラリゼーション（ polarisations）の両方を摘要）なバンドギャップをたいてい有する。完全な結 晶構造の全ての説明は、空間における誘電体分布機能として方式（ユニットセル の内容）の明細を必要とする。 Yablonovitch等〔３〕は、マイクロウェーブ周波数の完全かつ絶対的なフォト ニックバンドギャップの存在を示すことができた。独占権を有する同種の高誘電 率かつ損失のない材料stycast Hi-K（商標）に突き通すことによって形成され るFCC結晶における効果を首尾良く提示した。エマーソンとカミング（現在W.R.G raceの一部）によって製造されたこの材料は、低誘電率ポリマー（ポリスチレン ）及び高誘電率の粉末の充填材（チタン二酸化物）を有するコンポジットである 。３から３０の誘電率を備えた誘電体ローディングの範囲で市販されている。Ya blonovitchは誘電率１２（光学周波数でGaAsの誘電率、13.6に最も近い）を選択 した。構造はポリマーの表面の点の六角形の配置にある各点を通って３つの丸い 円筒形の間隙を突き通すことにより製作された。各シリンダーは垂直方向に３４ ．２６°の角度であり、互いに方位角上１２０°の角度の３つの間隙を備える。 表面の穴は11mmで分けられ、０．５ｍｍの半径を有する。この穴開け過程は〔１ １１〕方向に対称の単一軸とともにFCC結晶を形成するように材料内で円筒形の 間隙が交差する構造をつくる。構造は７８％空である。これは認可(patented)構 造〔３a〕であり、”Yablonovite”〔４a〕と称される。 Yablonovitch〔３〕はまた、〔１１１〕方向に垂直な平面における３セットの 穴をドリルすることを伴う別の構造を提案した。後者の構造は完全な６摺曲(fol d)ダイアモンドの対称性を有し、穴開け方法を使用して製作することが実行不能 であると証明した。３シリンダー構造〔４b〕より大きいバンドギャップを有す ると予測されている。 ３シリンダー材料は結晶層あたり９dBのレベルに伝播を抑制することがYablon ovitch〔３〕によって示されている。〔１１１〕方向には、１５GHzの、６層の 結晶が中心周波数の２０％幅以上の超える変換スペクトルで周波数ギャップを超 える５０dB弱化を示す。更に重要なのは、結晶構造における損失が内部 誘電性ブリッジを破壊することで持ち出される時、細い伝送ピークがギャップ〔 ５〕の中心に表れる。 ３次元フォトニック結晶の製作のための別の構造はrefs.5a、5b、及び5cに説 明されている。これは、間隔を隔てた誘電性ロッドの層ごとの配置を含み、通常 矩形の断面図である。このシステムの有用性は、構造が１次元エッチンググレー ティングのウェハをスタックすることにより製作可能であることである。 これらの構造のそれぞれは非常に特別のタイプであり、製作の特別な方法と関 連している。事実、原理上はフォトニックバンドギャップ現象を引き起こすこと のできる無限大の構造が存在する。これらの構造のひとつが、これらより良い物 理的属性（すなわち構成材料の与えられた誘電性コントラストとしてのギャップ の幅に関して）を有することが可能である。 材料内の伝播の抑制は、吸収性の損失を伴わずに全ての角度でバンドギャップ 内の全ての入射放射に反映して効果的に結晶のブロックを与える。これこそがス トップバンド内の選択的なスペクトル透過率を伴った、ポテンシシャルアプリケ ーションの意味での事柄に関する属性である。 バンドギャッフ自体が広い（中心周波数〔４〕の３０％まで）ブロッキングフ ィルターを与えるように作られても良く、対称的な劈開欠陥の導入がギャップ内 の変換ウィンドウを引き起こすことができる。ギャップの幅に関して非常に細く 作られても良い。結果は狭帯域ノッチフィルターである。 他のポテンシャルアプリケーションはダイポールアンテナのための完全反射基 板であり、フォトニック結晶が有効なミラーとして作用し、発生する放射線の大 部分が変換され、該基板で吸収されないようにする。初期の調査では、かかるア ンテナ〔６〕からの改良された効率を既に有している。さらなるアプリケーショ ンが導波管及びキャビティ発振器のための損失のない媒体である。これらの構造 のさらなるアプリケーションの多数は参考文献5dに示されている。 本発明はステレオ・リソグラフィ（SL）高速プロトタイプの使用を用いる。SL は、広範囲の３次元オブジェクトを製造することができる多くの高速プロトタイ ピング技術のひとつである。SL装置（SLA）はコンピュータ援用設計（CAD）ワー クステーションシステムでつくられたコンピュータファイルによる、数時間で つくられる肉眼で見える３次元オブジェクトである。 この設計は独占権を有する立体モデリングCADソフトウェアを使用して実施さ れる。ソフトウェアパッケージはCADファイルを.STLファイル（高速プロトタイ ピングで使用されるファイルタイプのための標準付加としての.STL）に出力させ るフィルターを含む。.STLファイルは次いで、立方体の構築に必要とされる支持 構造を含むように独占権を有するソフトウェア（"Bridgeworks"）を使用して修 正される。最後に、さらなる独占権を有するソフトウェア（３Dシステムによっ て供給される"Maestro"。下記参照）が付属のPCコンピュータを経由してSLAマシ ーンを駆動させるのに３次元オブジェクトから適切なパラメータを計算する。 本発明によれば、２つの材料の周期的な空間的配置を有する誘電体コンポジッ トを製造する方法であって、前記材料は十分に異なる電気的誘電率を有し、該コ ンポジットが周波数の範囲に関する電磁放射に対するバリアーを提供し、 バッチモノマーの選択的局所重合によって、３次元構造を形成し、前記構造は 、高電気的誘電率材料に対応するコンポジット及びボイドの低電気的誘電率材料 を有し、 前記ボイドにおいて高誘電率材料を鋳造する、 ステップを有する方法である。 好ましくは、３次元構造はレーザを使用するバッチモノマーの選択的な局部的 光重合により形成され、更に好ましくは、より高い誘電性材料は硬化できるホス トポリマーにおける高誘電性粉末を有する。 本発明の第２の態様によれば、新規な結晶はここに説明されるようなTapsteri teの構造を有する。 次に、以下の図面を参照して例示的なものによってのみ本発明を記載する。 図１は、本発明による第１のサンプルの透過特性に関する性能データを示す。 図２は、本発明による第２のサンプルの透過及び反射特性に関する性能データ を示す。 図３は、新しい結晶構造が本発明によって作り出された切頭四面体を示す。 図４は、本発明によって作り出された結晶構造に対応する第１のユニットセル を示す。 図５は、本発明によって作り出された結晶構造に対応する第２のユニットセル を示す。 ＳＬＡ機械の主な製造者は、米国カリフォルニア州Valenciaにある３Ｄ Syste msである。本発明の特定の実施形態で使用されるＳＬＡ−２５０／４０機械は、 ＳＬ−５１７０液体樹脂の２５４ｍｍ×２５４ｍｍ×２５４ｍｍバットを包含す る紫外線スクリーンからなる。チバガイギーによって製造された樹脂（Ｃ ステムは、２３５ｎｍで放射される、２５ｍＷのＨｅＣｄレーザを包含する。内 部光学系は、樹脂の表面でレーザビームを検知し、ビーム幅は約０．２ｍｍであ る。光学系は、接続されたＰＣコンピュータから伝えられたデジタル命令に従っ て、ビームを樹脂の表面に亘って走査する。 樹脂の表面で局所的キュアリングを行う。表面の完全な走査は、表面直下に位 置決めされたエレベータプラットフォームで厚さ０．１２５ｍｍの樹脂の層を選 択的に重合させる。樹脂バット内の下部にあり、次いで液体樹脂の表面の下０． １２５ｍｍの位置に上がる各層が、エレベータプラットフォームを走査した後、 次のレーザ走査の準備ができている。従って、３次元構造が所望の高さまで層ご と（layer-by-layer）に構築される。構造体（structure）の構築の終わりで、 バットから上げられ、構造体から過剰液体樹脂を干すためにそのままにする。 次いで、残っている過剰な液体樹脂を除去するために構造体をイソプロピルア ルコール（ＩＰＡ）（即ち、プロパン−２−オール）又はトリプロピレングリコ ールモノメチルエーテル（ＴＰＭ）を用いて洗浄し、最後に、後硬化装置(ＰＣ Ａ）で硬化し、洗浄されたオブジェクトを水浴し、残っている全ての未硬化モノ マーを紫外線で硬化させる。 このプログラムに採用されてた製造プロセスは、以下の段階を含む。まず、高 誘電率構造はＣＡＤプラットフォームで設計され、負の構造に変換される。即ち 、高誘電率領域は空であり、逆の場合も同じである。結果として生じるファイル は、次いで、急速プロトタイプ機械（この場合、ステレオリソグラフィ装置、即 ちＳ ＬＡ）によって読まれることができるフォーマットに変換される。ＳＬＡは負の プリフォームを成長させる。結果として生じたオブジェクトは、低誘電率（エポ キシ樹脂）モールドであり、高誘電率材料を真空キャストすることができうる。 実際には、挿入された材料は、液体樹脂を装填する高誘電率粉末を包含する。Ｓ ＬＡエポキシ誘電率は、十分且つ絶対的な光学的バンドギャップの形成のために 十分高い誘電率を有するための複合材料に関して十分低い（マイクロ波周波数２ 乃至３０ＧＨｚでチバガイギーＳＬ５１７０に対して３の相対誘電率である）。 この方法は、上述した標準ＳＬ方法を使用してＳＬポリマー以外の周期的材料 の初期製造を包含する。実際には、これは、ＣＡＤソフトウェアにおける関連す る構造的ユニットセルの幾何学の最初の設計（仕様）を包含する。この例では、 ＳＬポリマーは結晶の低誘電率構成要素で指定される。 次のソフトウェア操作は、周期的な構造を作り出すためにユニットセルの複製 を定義する。更なる操作は、関連するデバイスを定義するために構造を修正する ことができる。 構造体又はデバイスは標準ＳＬ技術を使用して成長される。 構造の空の隙間は、必要な定数を提供する高誘電率材料で満たされる。実際に は、これは、硬化可能なホストポリマーを備える低損失粉末であり、高誘電率の 混合で構成された詰め物の準備を含む。詰め物はＳＬ樹脂モールドに導入され、 真空状態下で注入され、その後固まらせられる。 第１のサンプルは、MacNeal Schwendler Corporationによって開発されたArie s３次元モデリングＣＡＤソフトウェアを使用してSun Workstationで辺が９．８ ６ｍｍの立方体ユニットセルによって準備される。第２のサンプルはまた、第１ のサンプルの設計で使用されたのと同じシステムで辺が１７．０８ｍｍ、１２． ０８ｍｍ及び６．９７ｍｍの立方形ユニットセルを設計することによって準備さ れる。両サンプルについて使用される構造は、他で記載される交わる四面体タイ プである。採用された詰め物の一部は、７０％低誘電率材料乃至３０％高誘電率 材料で設計される。構成材料の次に測定された誘電率は、３及び１２．５である 。 ＳＴＬフォーマットにファイルされた２つのユニットセルは、Silicon Graphics Indyワークステーションに転送され、第１のサンプルにおいては、２ ３×４単位立方体ユニットセルの層を、第２のサンプルにおいては、（３D Syst em Inc.によって供給された）所有Maestroソフトウェアを使用して２０×２立方 形ユニットセルの層を与えるように複製され、次いで、サポートのグリッドが（ 米国カリフォルニア州ValenciaのSolid Conceptsによって提供される）所有ソフ トウェアBridgeworksを使用して構造に加えられる。Maestroソフトウェアはまた 、構造を構築するためにＳＬＡ機械に必要なパラメータを計算するのに使用され る。これは、最後のオブジェクトが構築されるＳＬポリマーの各スライスのパラ メータから計算する自動「スライス（slicing）」ルーチンである。ＰＣソフト ウェアは（「ベクトル」、「範囲」、「層」及び「パラメータ」と名付けられた ）４つの「構築」ファイルを出力する。 次いで、ワークステーションからのファイル出力は、ＳＬＡ機械に接続された ＰＣコンピュータに入力され、（３Ｄ System Inc.によって供給される）System Controls of tware 3D Buildを包含し、機械は関連するサポートで下部層を構 築するために命令されるが、サポートなしで各々存在する層の上に垂直に位置決 めされた次の同一の層を構築するために命令される。作り出された最後の構造は 、第１のサンプルに関しては、寸法が約２２７ｍｍ×２２７ｍｍ×４０ｍｍであ り高さが２３立方体ユニットセルであり、第２のサンプルに関しては、寸法が約 ２４２ｍｍ×２３７ｍｍ×３４ｍｍであり高さが３４立方形ユニットセルである 。 （立方体ユニットセルに対応する）第１のサンプルの方位は、大きな面が結晶 の[１００]方向を表すように配列している。（立方形ユニットセルに対応する） 第２のサンプルの方位は、大きな面が結晶の[１１１]方向を表すように配列して いる。 サンプルは次いで、ＴＰＭで洗浄され、上述したＰＣＡで硬化される。 プレフォームサンプルに注入するために選択された高誘電率の詰め物はチタン 酸カルシウムである。ポリマーホストは、触媒としてＢｕｔａｎｏｘＬＰＴを使 用するDerakane 8084のScott Baderによって製造された低粘性ビニルエステル系 である。 チタン酸カルシウム粉末は、３７体積％のレベルまで液体樹脂詰め物で混合さ れる。ゲル時間は、使用できる30分のるつぼ期間が与えられた樹脂系に加えられ たとき、触媒の５重量％と促進因子の５重量％によって示されてテストされる。 混合物の固体硬化サンプルが最初に得られ、硬化することができ、次いで、誘電 体プローブで解析され、装置の正確さの範囲内でゼロの虚数部分で（±０．１ｉ の正確さで）、１０ＧＨｚの周波数で１２．５の相対誘電率の値を記録し、即ち 、硬化された混合物は測定された周波数で些細な損失を示す。 ５点抽出を備える真空キャップは、サンプルの注入のために作り出される。こ のキャップは、単一のモールドの上をエポキシ樹脂を予め染み込ませたグラスフ ァイバーを使用して製造される。British Standardパイプ連結は、その後、キャ ップに開けられた穴を介して加えられ、真空トラップを介して真空ポンプに接続 される。樹脂タンクは、注入されうるサンプルよりも僅かだけ大きいように作ら れたものが使用される。 真空ポンプは、気泡を有しない樹脂が注入されたブロックから樹脂トラップ内 に引かれるまで、スイッチオンであり稼働することができる。接続パイプのタッ プは、次いで、閉じられ、真空ポンプはスイッチオフにされる。余剰樹脂は次い で、ブロックの頂部に近いレベルまで洗浄機を用いて除去する。いったん、樹脂 がゼリー状の粘稠度に硬化したならば（約３０分）、ブロックを除去し、余剰樹 脂をこすり取り、真空キャップを除去する。樹脂を完全に硬化することができ、 ブロックをその後除去する。 上述の方法で製造された第１のサンプルの伝搬特性は、放射がその大きな面[ １００]結晶方位に対して垂直に第１のサンプルを通過するように、第１のサン プルのどちら側でも６０ｃｍに位置決めされ、Flann Microwave DP240広帯域ト ランスミッタ及び受信機ホーンを使用して周波数の範囲を超えて測定される。 伝搬信号は、２乃至２０ＧＨｚの掃引周波数を提供するHewlett-Packard Vect or Network Analyser 8720Bによって生成される。 伝搬信号は、同じNetwork Analyserによって解析され、200KHzインターバルで 測定値を表示する。伝搬応答のスムーズな部分を図１に示す。約１４ＧＨｚに中 心を有し、１２ＧＨｚの値に関して約１０ｄＢの伝搬のドロップを示し、その値 は数値計算によって予測される。ギャップの幅は、約３ＧＨｚであり、中心周 波数の約２０％である。上述の方法で製造された第２のサンプルの透過及び反射 特性は、マイクロウェーブトランスミッタを使用して周波数の範囲を超えて測定 され、レシーバホーンは真のガウス分布ビームプロファイルを処理する。（ホー ンの内側円周面は波形である。）トランスミッタホーンは、マシーン放物面ミラ ーから０．５ｍに位置し、ミラーから０．５ｍに位置決めされた第２のサンプル の[１１１]面に対して９０°で入射放射を反射する。第２のサンプルを介して透 過された放射は、第２の同一のレシーバホーンに同一のミラーによって９０°で 反射される。各ホーンは、Wiltron360サーキットアナライザに接続され、今度は 、パーソナルコンピュータコントローラによってインターフェースされる。当該 システムは、８．２ＧＨｚから１８ＧＨｚまで信号を生成するために６７３７Ｂ シンセサイザを使用する。 透過及び反射された信号は、同じサーキットアナライザによって解析され、２ ００ＫＨｚインターバルで表示される。透過及び反射スペクトルは、１つの対は 、８．２ＧＨｚ乃至１２．４ＧＨｚの範囲をカバーし、２つ目は１２．４ＧＨｚ 乃至１８ＧＨｚの範囲をカバーする、２つの異なる対のホーンを使用して与えら れる周波数インターバルを超えて得られる。 結果のスペクトルを図２に示す。パラメータｓ₁₁及びｓ₂₂は、２つの対向する [１１１]面に対する放射入射に関する第２のサンプルの反射係数を示し、ｓ₁₂及 びｓ₂₁は、それぞれの面に対応する透過係数を示す。透過係数は１５ＧＨｚでの 値に関して約１２ｄＢの透過のドロップを示し、ドロップは数値解析によって予 測された値である約１２ＧＨｚで中心を有する。ギャップの幅は、約４ＧＨｚで あり、中心の周波数のおおよそ１／３である。第２のサンプルの反射率ｓ₂₂が、 １４．５ＧＨｚでのその値に対するバンドギャップにおいて約２０ｄＢによって 上昇する。ｓ₁₂及びｓ₂₁によって表された測定の間に観測された反射の相異は、 満たされているキャビティにおける好ましい位置を占有する高誘電性フィルタに おける僅かな不完全性（バブル）からひょっとしたら生じる２つの面の間の第２ のサンプルにおける小さな非対称を示す。 上述した３-及び６-シリンダYablonovite構造に加えて、組み合った四面体で 構成された更なる構造が発明された。発明者は、「Tapsterite」構造と名付けた 。 それは、6-シリンダYablonoviteの完全なダイヤモンド対称を持っており、かく して、同じ誘電率に関して、3-シリンダYablonoviteよりも広いバンドギャップ を示す。 湾曲した表面ではなく、平面と真っ直ぐなエッジとから主に構成された構造で あるので、それ自身を標準的な機械加工の方法を使用する簡単な製造に加えるこ とはできない。しかしながら、理想的なＳＬ方法に関して、及び、ＣＡＤ装置で 最初の設計をするいかなる方法に関しても、Ariesソフトウェアが、湾曲ではな く基本的な面として表面をストアするので、3-シリンダYablonoviteの２５４ユ ニットセルを記述するＳＴＬファイルが２４．８Ｍバイトのファイルサイズを占 有し、6-シリンダYablonoviteの同じ数のユニットセルが３５Ｍバイトを占有し （この例では、４０の平らなファセットからなる各円形の円柱状ホール）、同じ 数のセルでTapsteriteは９．１Ｍバイト占有する。第２に、ＳＬ構築は、樹脂の レーザ走査が直線によって定義されたのと同じくらい早い。 Tapsteriteは、そのネガティブ構造がまたTapsteriteの形態（勿論、結合充填 部分を備えている）であるという特徴を有する。 以下は、Tapsterite構造の高誘電率部分の幾何学的な記載である。該構造は、 切頭四面体からなる。各切頭四面体は、（その特徴の一意的な形状によるもので ある）正四面体の切頭によって形成される。オリジナルの四面体の３つの面によ って構成される３つの面である、四面体の各頂点又は角から小さな正四面体を除 去し、これらの４つの四面体は同じサイズである。 オリジナル四面体の中心から各エッジの中心点まで引いた線に対して垂直な長 方形平面に沿って切断するように、結果として生じた物体を、（オリジナル四面 体の面の交差する線の）６つのエッジを除去することによって更に切頭する。こ の面の位置は、オリジナル四面体の切頭された頂点がいま正六角形平面を示すよ うになっている。図３は、かかる完全に切頭された四面体を示し、切断エッジの うちの１つの例は長方形ＡＢＣＤである。 切頭プロシージャは、いったん各頂点の切頭の度合いを決めたら、一意的であ る。最終的な結晶の組成コンポーネントに関する充填部分は、切頭のこの度合い によって決定される。 結晶構造は、以下の方法において、切頭四面体（ＴＴｓ）の連結によって定義 される：ＴＴｓは、１つのＴＴのオリジナル四面体の面が連続するＴＴの切頭さ れたエッジの面に隣接する仕方で、各正六角形切頭面で一対として接続される。 結晶（及び、上述した第１のサンプルを生成するのにも使用される）立方体ユ ニットセルは、以下の特定の方位において（必要ならば切頭された）丁度８個の ＴＴｓを包含するキューブによって構成され：各ＴＴの対向する長方形の面の中 心を結合する線は、立方体セルを囲むキューブの面に対して平行である。立方体 セルの内容は、どんな方向にでも、任意の線形並進に従事して構成される。図４ は、かかる立方体ユニットセルの例を示し、５個の完全なＴＴｓ及び１２個の１ ／４ＴＴｓを包含し、ここで、１／４ＴＴｓの中心はユニットセルエッジの１２ の中心部分に位置する。 上述したような第２のサンプルを生成するのに使用される立方形（cuboid）ユ ニットセルは、別の方位の構造に基づいており、図５に示す。セルは、（可視の ）頂点Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを備える立方形をなす。それは、記載された 立方形の外側、且つ、（可視の）頂点Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓを備える示し た包囲キューブの内側の材料を除外することによって形成される。（除外する前 の）この後者のキューブの内容は、より大きなキューブを形成するために切頭さ れた、以前の段落に記載したような、８つの立方体ユニットセルの内容として定 義される。座標系を参照すると、座標の原点はこの大きなキューブの中心であり 、点（ｘ，ｙ，ｚ）は、（０，０，０）で原点を有する座標ｘ，ｙ及びｚによっ て記載され、次いで、大きなキューブの頂点Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ及びＳは、 それぞれ、特定の値（−１，−１，１）、（−１，１，１）、（１，１，１）、 （１，１，−１）、（１，−１，−１）、（−１，−１，−１）、（−１，−１ ，１）及び（１，−１，１）として記載することができる。内部の立方形は次い で、（可視の）頂点Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚは、特定の値（−１／２，−１ ，０）、（−１，−１／２，０）、（０，１／２，１）、（１／２，０，１）、 （１／２，１，０）、（１，１／２，０）、（０，−１／２，−１）を有する。 立方形の内容は、どんな方向においても線形並進に従事して構成され、かかる立 方形の内容は、所望の方位を備える完全な結晶格子を作り 出すために繰り返されるユニットセルとして役立つ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タプスター ポール リチャード イギリス国 ウースターシャー ダブリュ ーアール14 ３ピーエス モルヴァーン セント アンドリュース ロード（番地な し）ディーアールエイ モルヴァーン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２つの材料の周期的な空間的配置を有する誘電体コンポジットを製造する方 法であって、前記材料は十分に異なる電気的誘電率を有し、該コンポジットが 周波数の範囲に関する電磁放射に対するバリアーを提供し、 バッチモノマーの選択的局所重合によって、３次元構造を形成し、前記構造 は、高電気的誘電率材料に対応するコンポジット及びボイドの低電気的誘電率 材料を有し、 前記ボイドにおいて高誘電率材料を鋳造する、 ステップを有する方法。 ２．前記３次元構造が、レーザを用いてバッチモノマーの選択的局所光重合によ って形成される、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記高誘電率材料が、硬化可能ホストポリマーにおいて高誘電率粉末を有す る、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４．請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項において定義された方法によっ て作り出された誘電体コンポジット。 ５．低誘電率材料及び高誘電率材料の周期的な空間的配置を有する誘電体コンポ ジットであって、前記材料は十分異なる電気的誘電率を有し、前記コンポジッ トは、周波数の範囲に関して電磁放射に対してバリアーを提供し、高誘電率材 料の構造は連鎖する多面体である、誘電体コンポジット。 ６．各多面体が、少なくとも１つのエッジ及び／又は少なくとも１つの頂点の除 去によって形成された切頭四面体である、請求の範囲第５項に記載の誘電体コ ンポジット。 ７．各頂点が除去された、請求の範囲第６項に記載の誘電体コンポジット。 ８．各エッジが除去され、対応する頂点の除去によって形成された各切頭面が正 六角形である、請求の範囲第７項に記載の誘電体コンポジット。 ９．前記切頭四面体が、１つの切頭四面体のオリジナル四面体の面が連続する切 頭四面体の切頭エッジの面と隣接するという仕方で、各六角形切頭頂点で一対 となって接続される、請求の範囲第８項に記載の誘電体コンポジット。 １０．低誘電率材料及び高誘電率材料の周期的な空間的配置を有する誘電体コン ポジットであって、前記材料は十分異なる電気的誘電率を有し、前記コンポ ジットは周波数の範囲に関して電磁放射に対するバリアーを提供し、前記低 誘電率材料が重合によって形成されたポリマーを有する、誘電体コンポジッ ト。 １１．前記高誘電率材料が、高誘電率粉末とホストポリマーとの混合物を有する 、請求の範囲第１０項に記載の誘電体コンポジット。 １２．前記高誘電体粉末が、チタン酸カルシウムを含む、請求の範囲第１１項に 記載の誘電体コンポジット。 １３．前記ホストポリマーがビニルエステルポリマーである、請求の範囲第１１ 項又は第１２項に記載の誘電体コンポジット。 １４．前記コンポジットが対称劈開欠陥（symmetry-breaking defects）を有し 、その結果、電磁放射に対して選択的透過が生じ、かかるコンポジットが少 なくとも狭バンドノッチフィルタの部分を形成する、請求の範囲第４項乃至 第１３項のいずれか１項に記載の誘電体コンポジット。 １５．コンポジットが、ダイポールアンテのための基板の少なくとも一部を形成 する、請求の範囲第４項乃至第１３項のいずれか１項に記載の誘電体コンポ ジット。 １６．少なくとも導波管の一部を形成し、該導波管が、電磁放射を受信するため の入力端と、出力端とを有し、前記誘電体コンポジットが、電磁放射を入力 端から出力端まで伝搬させることができる対称劈開欠陥を有する、請求の範 囲第４項乃至第１３項に記載の誘電体材料。 １７．キャビティ発振器における放射受信構成要素を形成し、前記コンポジット が電磁放射を入力端から出力端まで伝搬させることができる対称劈開欠陥を 有する、請求の範囲第４項乃至第１１項に記載の誘電体コンポジット。