JP2003532979A - BiCu3Ti3FeO12を組み込んだチューナブルデバイス - Google Patents
BiCu3Ti3FeO12を組み込んだチューナブルデバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、新規な誘電性BiCu3Ti3FeO12を提供する。BiCu3Ti3FeO12は、10kHzから10MHzまでの周波数範囲にわたり良好な誘電チューナビリティーおよび低損失を提供し、インターディジタルおよび三層キャパシター、コプレーナー導波路およびマイクロストリップを含む、移相器、マッチングネットワーク、発振器、フィルター、共振器、およびアンテナのようなチューナブルデバイスに特に有用である。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、誘電性BiCu3Ti3FeO12を組み込んだチューナブルデバイス
を提供する。
を提供する。
【0002】
(発明の分野)
キャパシタンスを増加させるために誘電性物質を使用することは周知であり、
長い間使用されている。初期のキャパシター誘電体は2つのカテゴリーに分類さ
れた。第1のカテゴリーの誘電体は、比較的温度に依存しない誘電率を有するが
、誘電率の値が低く、たとえば5〜10である。電気磁器および雲母のような物
質は、このカテゴリーに分類される。第2のカテゴリーの誘電体は、非常に高い
誘電率、たとえば1000以上を有するが、それらはきわめて温度に依存する。
その例は、チタン酸バリウムBaTiO3である。
長い間使用されている。初期のキャパシター誘電体は2つのカテゴリーに分類さ
れた。第1のカテゴリーの誘電体は、比較的温度に依存しない誘電率を有するが
、誘電率の値が低く、たとえば5〜10である。電気磁器および雲母のような物
質は、このカテゴリーに分類される。第2のカテゴリーの誘電体は、非常に高い
誘電率、たとえば1000以上を有するが、それらはきわめて温度に依存する。
その例は、チタン酸バリウムBaTiO3である。
【0003】
キャパシタンスは誘電率に比例するので、高誘電率物質が望ましい。同調回路
または共振回路で適格に動作させるために、誘電体はまた、最小の温度依存性を
呈する誘電率を有していなければならない。さもなければ、周囲温度の小さな変
化により、回路が共振しなくなる。他の用途では、最小の周波数依存性を呈する
誘電率が要求される。さらに、できるだけ小さな損失率または散逸率を有してい
ることが望ましい。
または共振回路で適格に動作させるために、誘電体はまた、最小の温度依存性を
呈する誘電率を有していなければならない。さもなければ、周囲温度の小さな変
化により、回路が共振しなくなる。他の用途では、最小の周波数依存性を呈する
誘電率が要求される。さらに、できるだけ小さな損失率または散逸率を有してい
ることが望ましい。
【0004】
多くのマイクロ波デバイスでは、重要な物質特性は、誘電チューナビリティー
、すなわち、印加電圧による誘電率の変化、および低誘電損失である。チタン酸
バリウムストロンチウムBa1-xSrxTiO3はいくつかのそのような用途で使
用されてきたが、より良好な性質を有する物質が依然として必要とされる。
、すなわち、印加電圧による誘電率の変化、および低誘電損失である。チタン酸
バリウムストロンチウムBa1-xSrxTiO3はいくつかのそのような用途で使
用されてきたが、より良好な性質を有する物質が依然として必要とされる。
【0005】
Yandrofskiら(米国特許第5,472,935号)は、チューナブ
ル強誘電体を組み込んだチューナブルマイクロ波およびミリメートル波デバイス
を開示している。
ル強誘電体を組み込んだチューナブルマイクロ波およびミリメートル波デバイス
を開示している。
【0006】
(発明の概要)
本発明は、新規な誘電性BiCu3Ti3FeO12を提供する。BiCu3Ti3
FeO12は、10kHzから10MHzまでの周波数範囲にわたり良好な誘電チ
ューナビリティーおよび低損失を提供し、インターディジタルおよび三層キャパ
シター、コプレーナー導波路およびマイクロストリップを含む、移相器、マッチ
ングネットワーク、発振器、フィルター、共振器、およびアンテナのようなチュ
ーナブルデバイスに特に有用である。
ューナビリティーおよび低損失を提供し、インターディジタルおよび三層キャパ
シター、コプレーナー導波路およびマイクロストリップを含む、移相器、マッチ
ングネットワーク、発振器、フィルター、共振器、およびアンテナのようなチュ
ーナブルデバイスに特に有用である。
【0007】
(発明の詳細な説明)
BiCu3Ti3FeO12は、チューナブルデバイスの場合と同様に高誘電率を
必要とするデバイスの場合にも利点のある誘電特性を有している。
必要とするデバイスの場合にも利点のある誘電特性を有している。
【0008】
BiCu3Ti3FeO12は、次の手順で合成することができる。化学量論量の
前駆体を十分に混合する。前駆体Bi2O3、CuO、TiO2およびFe2O3が
好ましい。混合された前駆体粉末を約900℃で約12時間焼成する。焼成され
た粉末を再粉砕およびプレスして直径12.7mm/厚さ1〜2mmのディスク
にする。空気中、約975℃でディスクを24時間焼結する。焼成および焼結の
いずれのステップにおいても、昇温速度は、室温(すなわち約20℃)から焼成
または焼結温度まで約200℃/時であり、冷却速度は、焼成または焼結温度か
ら室温(すなわち約20℃)まで約150℃/時である。
前駆体を十分に混合する。前駆体Bi2O3、CuO、TiO2およびFe2O3が
好ましい。混合された前駆体粉末を約900℃で約12時間焼成する。焼成され
た粉末を再粉砕およびプレスして直径12.7mm/厚さ1〜2mmのディスク
にする。空気中、約975℃でディスクを24時間焼結する。焼成および焼結の
いずれのステップにおいても、昇温速度は、室温(すなわち約20℃)から焼成
または焼結温度まで約200℃/時であり、冷却速度は、焼成または焼結温度か
ら室温(すなわち約20℃)まで約150℃/時である。
【0009】
BiCu3Ti3FeO12は、立方晶ペロブスカイトIm3構造で結晶化する。
【0010】
誘電測定はディスクサンプルを用いて行った。ディスク状サンプルの面を微細
なグリットサンドまたはエメリーペーパーで研磨した。その面上に銀ペイント電
極を適用し、70〜100℃で乾燥させた。キャパシタンスおよび誘電損失の測
定は、Hewlett−Packard 4275Aおよび4284A LCR
ブリッジを用いて25℃の温度で1kHzから1MHzまでの周波数範囲にわた
り2端子法により行った。キャパシタンスCおよび散逸率は、ブリッジから直接
読み取った。誘電率(K)は、測定されたピコファラド単位のキャパシタンスC
からK=(100Ct)/(8.854A)の関係を用いて計算し、式中、tは
cm単位のディスク状サンプルの厚さであり、Aはcm2単位の電極の面積であ
る。ディスクのフラット電極化面を横切って電圧を印加し、印加電圧による誘電
率の変化を測定することによりチューナビリティーを計算した。チューナビリテ
ィー(T)は、式T=[K(0)―K(V)]/K(0)]から計算され、式中
、K(0)は印加電圧がないときの誘電率であり、K(V)は印加電圧Vがある
ときの誘電率である。チューナビリティーは、通常、Tに対する上記の結果に1
00を掛けてパーセントとして所定の印加電界に対して表されるか、またはT=
(定数)Eとして記述され、式中、Tは%単位のチューナビリティーであり、E
は電界であり、定数は特定の物質に特有なものである。
なグリットサンドまたはエメリーペーパーで研磨した。その面上に銀ペイント電
極を適用し、70〜100℃で乾燥させた。キャパシタンスおよび誘電損失の測
定は、Hewlett−Packard 4275Aおよび4284A LCR
ブリッジを用いて25℃の温度で1kHzから1MHzまでの周波数範囲にわた
り2端子法により行った。キャパシタンスCおよび散逸率は、ブリッジから直接
読み取った。誘電率(K)は、測定されたピコファラド単位のキャパシタンスC
からK=(100Ct)/(8.854A)の関係を用いて計算し、式中、tは
cm単位のディスク状サンプルの厚さであり、Aはcm2単位の電極の面積であ
る。ディスクのフラット電極化面を横切って電圧を印加し、印加電圧による誘電
率の変化を測定することによりチューナビリティーを計算した。チューナビリテ
ィー(T)は、式T=[K(0)―K(V)]/K(0)]から計算され、式中
、K(0)は印加電圧がないときの誘電率であり、K(V)は印加電圧Vがある
ときの誘電率である。チューナビリティーは、通常、Tに対する上記の結果に1
00を掛けてパーセントとして所定の印加電界に対して表されるか、またはT=
(定数)Eとして記述され、式中、Tは%単位のチューナビリティーであり、E
は電界であり、定数は特定の物質に特有なものである。
【0011】
(発明の実施例)
BiCu3Ti3FeO12は、次の手順により調製した。適切な量の出発酸化物
Bi2O3、CuO、TiO2およびFe2O3を化学量論比に従って秤量し、メノ
ウ乳鉢中で十分に混合した。使用した前駆体のグラム量を表1に示す。混合粉末
を900℃で12時間焼成した。焼成された粉末を再粉砕およびプレスして直径
12.7mm/厚さ1〜2mmのディスクにした。空気中、975℃でディスク
を24時間焼結した。焼成および焼結のいずれのステップにおいても、室温(す
なわち約20℃)から焼成または焼結温度まで200℃/時の速度で温度を上昇
させ、焼成または焼結温度から室温(すなわち約20℃)まで150℃/時の速
度で温度を低下させた。
Bi2O3、CuO、TiO2およびFe2O3を化学量論比に従って秤量し、メノ
ウ乳鉢中で十分に混合した。使用した前駆体のグラム量を表1に示す。混合粉末
を900℃で12時間焼成した。焼成された粉末を再粉砕およびプレスして直径
12.7mm/厚さ1〜2mmのディスクにした。空気中、975℃でディスク
を24時間焼結した。焼成および焼結のいずれのステップにおいても、室温(す
なわち約20℃)から焼成または焼結温度まで200℃/時の速度で温度を上昇
させ、焼成または焼結温度から室温(すなわち約20℃)まで150℃/時の速
度で温度を低下させた。
【0012】
Siemens D5000回折計を用いて、X線粉末回折パターンを記録し
た。データは、BiCu3Ti3FeO12が立方晶ペロブスカイト関連Im3構造
で結晶化したことを示した。測定された格子パラメーターを表1に与える。
た。データは、BiCu3Ti3FeO12が立方晶ペロブスカイト関連Im3構造
で結晶化したことを示した。測定された格子パラメーターを表1に与える。
【0013】
【表1】
【0014】
ディスクサンプルを研磨してフラットな均一表面を生成させ、そして銀ペイン
トで電極化した。ペイント被覆されたサンプルを70〜100℃で一晩乾燥させ
た。室温(すなわち約20℃)で1kHzから1MHzまでの周波数範囲にわた
りHP−4284A LCRメーターを用いてキャパシタンスおよび損失正接の
測定を行った。結果を表2に示す。
トで電極化した。ペイント被覆されたサンプルを70〜100℃で一晩乾燥させ
た。室温(すなわち約20℃)で1kHzから1MHzまでの周波数範囲にわた
りHP−4284A LCRメーターを用いてキャパシタンスおよび損失正接の
測定を行った。結果を表2に示す。
【0015】
【表2】
【0016】
Keithley 228A電圧/電流源を用いてディスクのフラット電極化
面を横切って100Vまでの電圧を印加し、HP−4275A LCRメーター
を用いて室温で印加電圧の関数として誘電率を測定した。チューナビリティーパ
ーセントおよびその大きさのチューナビリティーを得るのに印加された電界を1
0kHzから10MHzまでの周波数範囲にわたり表3に示す。T=(定数)E
の形で記述されたチューナビリティー式をも表3に与える。この式は、全周波数
範囲にわたり有効である。
面を横切って100Vまでの電圧を印加し、HP−4275A LCRメーター
を用いて室温で印加電圧の関数として誘電率を測定した。チューナビリティーパ
ーセントおよびその大きさのチューナビリティーを得るのに印加された電界を1
0kHzから10MHzまでの周波数範囲にわたり表3に示す。T=(定数)E
の形で記述されたチューナビリティー式をも表3に与える。この式は、全周波数
範囲にわたり有効である。
【0017】
【表3】
【0018】
これらの結果は、BiCu3Ti3FeO12が、10kHzから10MHzまで
周波数に依存しない比較的高いチューナビリティーを有することを示している。
周波数に依存しない比較的高いチューナビリティーを有することを示している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF
,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,
ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G
M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ
,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,
MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,
AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B
Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE
,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,
GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK
,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,
MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P
T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL
,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,
UZ,VN,YU,ZA,ZW
(72)発明者 マニルパラム アパドール サブラマニア
ン
アメリカ合衆国 19348 ペンシルベニア
州 ケネット スクエア プラット レー
ン 20
Fターム(参考) 4G031 AA11 AA21 AA25 AA35 BA09
5G303 AA02 AB06 AB07 BA12 CA01
CB05 CB11 CB13 CB35
Claims (2)
- 【請求項1】 式BiCu3Ti3FeO12を有することを特徴とする強誘電
性組成物。 - 【請求項2】 BiCu3Ti3FeO12を含むことを特徴とするチューナブ
ル電気デバイス。
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PCT/US2001/014296 WO2001084561A2 (en) | 2000-05-04 | 2001-05-03 | Tunable devices incorporating bicu3ti3feo¿12? |
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Cited By (1)
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CN104291805B (zh) * | 2014-08-19 | 2016-07-27 | 陕西师范大学 | 一种钛铁铌酸铜铋巨介电陶瓷材料及其制备方法 |
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2001
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- 2001-05-03 US US10/258,255 patent/US6890875B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-03 EP EP01935028A patent/EP1279180B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-03 WO PCT/US2001/014296 patent/WO2001084561A2/en active IP Right Grant
- 2001-05-03 CA CA002404377A patent/CA2404377A1/en not_active Abandoned
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007191689A (ja) * | 2005-11-23 | 2007-08-02 | General Electric Co <Ge> | 同調可能な誘電率を有する複合材料、その製造方法、およびそれを備える物品 |
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