JP2011014684A

JP2011014684A - Radio wave absorber

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Publication number: JP2011014684A
Application number: JP2009156828A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Soga; 育生曽我; Daisuke Iwai; 大介岩井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: JP5304489B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio wave absorber, in which a frequency of a radio wave to be absorbed can be easily set and has high radio wave absorptivity.SOLUTION: The radio wave absorber includes: a capacitor 20 having an electrode 12, a dielectric film 14 formed on the electrode 12, and an electrode 16 formed on the dielectric film 14; and a bundle 22 of linear structures of carbon elements formed on the electrode 16 of the capacitor 20. The capacity of the capacitor 20 and the length of the bundle 22 of linear structures are adjusted so that input impedance, which is viewed from a space where the radio wave to be absorbed is propagated, matches radio wave characteristic impedance of the space.

Description

本発明は、電波障害等の原因となる電波を吸収するための電波吸収体に関する。 The present invention relates to a radio wave absorber for absorbing radio waves that cause radio interference and the like.

コンピュータに用いられているＣＰＵ等のＬＳＩから放射される高周波の電磁波や、無線システムの普及に伴い増加している広い帯域のマイクロ波が周辺機器に悪影響を与える電波障害（ＥＭＩ：ElectroMagneticInterference）が問題となっている。 There is a problem with high-frequency electromagnetic waves radiated from LSIs such as CPUs used in computers and radio interference (EMI: ElectroMagnetic Interference), which has an adverse effect on peripheral devices due to the wide-band microwaves that are increasing with the spread of wireless systems It has become.

このような電波障害を回避する手段として、電波吸収体が用いられている。電波吸収体の材料としては、コスト・量産性などに優れたプラスチック複合材料や樹脂複合材料が用いられている。また、カーボンナノチューブ等のカーボン系材料を、樹脂等の電気的絶縁性有機物に分散させた電波吸収体も知られている。 Radio wave absorbers are used as means for avoiding such radio wave interference. As a material for the radio wave absorber, a plastic composite material or a resin composite material excellent in cost and mass productivity is used. There is also known a radio wave absorber in which a carbon-based material such as a carbon nanotube is dispersed in an electrically insulating organic material such as a resin.

特開２００５−３１１３３０号公報JP-A-2005-311330 特開２００７−３３５６８０号公報JP 2007-335680 A 特開２００５−２５２０８０号公報JP 2005-252080 A

しかしながら、上記従来の電波吸収体は、電波吸収性能が十分であるとはいえず、ミリ波帯までの広帯域で使用できる電波吸収体の開発が待望されていた。 However, it cannot be said that the conventional radio wave absorber has sufficient radio wave absorption performance, and the development of a radio wave absorber that can be used in a wide band up to the millimeter wave band has been awaited.

本発明の目的は、吸収する電磁波の周波数を容易に設定でき、電波吸収性の高い電波吸収体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radio wave absorber that can easily set the frequency of electromagnetic waves to be absorbed and has high radio wave absorption.

実施形態の一観点によれば、第１の電極と、前記第１の電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前記キャパシタの前記第２の電極上に形成された炭素元素の線状構造体の束とを有し、吸収しようとする電磁波が伝搬する空間からみた入力インピーダンスが、前記空間の電波特性インピーダンスに整合するように、前記キャパシタの容量及び前記線状構造体の束の長さが調整されている電波吸収体が提供される。 According to one aspect of the embodiment, a capacitor having a first electrode, a dielectric film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric film; The input impedance viewed from the space where the electromagnetic wave to be absorbed propagates is matched with the radio wave characteristic impedance of the space, which has a bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor Thus, the electromagnetic wave absorber in which the capacitance of the capacitor and the length of the bundle of the linear structures are adjusted is provided.

また、実施形態の他の観点によれば、電磁波が生じる電磁波発生源と、前記電磁波発生源上に形成され、第１の電極と、前記第１の電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前記キャパシタの前記第２の電極上に形成された炭素元素の線状構造体の束とを有し、前記電磁波が伝搬する空間からみた入力インピーダンスが、前記空間の電波特性インピーダンスに整合するように、前記キャパシタの容量及び前記線状構造体の束の長さが調整された電波吸収体とを有する電子機器が提供される。 Further, according to another aspect of the embodiment, an electromagnetic wave generation source for generating an electromagnetic wave, a first electrode formed on the electromagnetic wave generation source, a dielectric film formed on the first electrode, A capacitor having a second electrode formed on the dielectric film; and a bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor, wherein the electromagnetic wave propagates There is provided an electronic device having a radio wave absorber in which the capacitance of the capacitor and the length of the bundle of linear structures are adjusted so that the input impedance viewed from the space matches the radio wave characteristic impedance of the space. The

開示の電波吸収体によれば、キャパシタ及び炭素元素の線状構造体の束により形成されたＬＣ回路を含む電波吸収体を形成するので、電波吸収体の入力インピーダンスを電波特性インピーダンスに容易に整合させることができる。これにより、吸収しようとする電磁波の周波数を容易にチューニングすることができる。また、この構造によれば、電波吸収体を極めて薄い形状にすることができる。これにより、電磁波の入射角度に対する電波吸収体のインピーダンスの変化が小さくなり、広い角度から入射する電磁波を効率よく吸収することができる。 According to the disclosed radio wave absorber, a radio wave absorber including an LC circuit formed by a bundle of capacitors and a linear structure of carbon elements is formed, so that the input impedance of the radio wave absorber is easily matched to the radio wave characteristic impedance. Can be made. Thereby, the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed can be easily tuned. Further, according to this structure, the radio wave absorber can be made extremely thin. Thereby, the change of the impedance of the radio wave absorber with respect to the incident angle of the electromagnetic wave becomes small, and the electromagnetic wave incident from a wide angle can be efficiently absorbed.

図１は、第１実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図（その１）である。FIG. 1 is a schematic sectional view (No. 1) showing the structure of the radio wave absorber according to the first embodiment. 図１は、第１実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図（その２）である。FIG. 1 is a schematic sectional view (No. 2) showing the structure of the radio wave absorber according to the first embodiment. 図３は、第１実施形態による電波吸収体の等価回路を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit of the radio wave absorber according to the first embodiment. 図４は、第１実施形態による電波吸収体における入力インピーダンスの周波数依存性を示すグラフ（その１）である。FIG. 4 is a graph (part 1) showing the frequency dependence of the input impedance in the radio wave absorber according to the first embodiment. 図５は、第１実施形態による電波吸収体における入力インピーダンスの周波数依存性を示すグラフ（その２）である。FIG. 5 is a graph (part 2) showing the frequency dependence of the input impedance in the radio wave absorber according to the first embodiment. 図６は、第１実施形態による電波吸収体の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the radio wave absorber according to the first embodiment. 図７は、第２実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図（その１）である。FIG. 7: is a schematic sectional drawing (the 1) which shows the structure of the electromagnetic wave absorber by 2nd Embodiment. 図８は、第２実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図（その２）である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (part 2) illustrating the structure of the radio wave absorber according to the second embodiment. 図９は、第２実施形態による電波吸収体の製造方法を示す工程断面図である。FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the radio wave absorber according to the second embodiment.

［第１実施形態］
第１実施形態による電波吸収体について図１乃至図６を用いて説明する。 [First Embodiment]
The radio wave absorber according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図１及び図２は、本実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図である。図３は、本実施形態による電波吸収体の等価回路を示す図である。図４及び図５は、本実施形態による電波吸収体における入力インピーダンスＺ_ｉｎの周波数依存性を示すグラフである。図６は、本実施形態による電波吸収体の製造方法を示す工程断面図である。 FIG.1 and FIG.2 is a schematic sectional drawing which shows the structure of the electromagnetic wave absorber by this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the radio wave absorber according to the present embodiment. 4 and 5 are graphs showing the frequency dependence of the input impedance Z _{in in} the radio wave absorber according to the present embodiment. FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the radio wave absorber according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による電波吸収体の構造について図１及び図２を用いて説明する。 First, the structure of the radio wave absorber according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

基板１０上には、下部電極１２が形成されている。下部電極１２上には、誘電体膜１４が形成されている。誘電体膜１４上には、複数の上部電極１６が形成されている。こうして、基板１０上には、下部電極１２と誘電体膜１４と上部電極１６とをそれぞれ有し、下部電極１２を共通の電極とする複数のキャパシタ２０が形成されている。 A lower electrode 12 is formed on the substrate 10. A dielectric film 14 is formed on the lower electrode 12. A plurality of upper electrodes 16 are formed on the dielectric film 14. Thus, a plurality of capacitors 20 each having the lower electrode 12, the dielectric film 14, and the upper electrode 16 with the lower electrode 12 as a common electrode are formed on the substrate 10.

キャパシタ２０の上部電極１６上には、カーボンナノチューブ２２の束がそれぞれ形成されている。こうして、基板１０上には、キャパシタ２０とカーボンナノチューブ２２とを含む構造体が、複数形成されている。 A bundle of carbon nanotubes 22 is formed on the upper electrode 16 of the capacitor 20. Thus, a plurality of structures including the capacitors 20 and the carbon nanotubes 22 are formed on the substrate 10.

下部電極１２は、基準電位、例えば接地電位に接続される。図１では、複数の構造体の下部電極１２を一の共通電極により形成しているが、下部電極１２は、必ずしも一の電極により形成する必要はない。例えば図２に示すように、キャパシタ２０毎に下部電極１２を分割し或いは下部電極１２間に基板１０に達する開口部を設けるようにしてもよい。 The lower electrode 12 is connected to a reference potential, for example, a ground potential. In FIG. 1, the lower electrode 12 of a plurality of structures is formed by one common electrode, but the lower electrode 12 is not necessarily formed by one electrode. For example, as shown in FIG. 2, the lower electrode 12 may be divided for each capacitor 20 or an opening reaching the substrate 10 may be provided between the lower electrodes 12.

本実施形態による電波吸収体は、図３（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ２２の上端部側に電磁波が入射するように配置される。 As shown in FIG. 3A, the radio wave absorber according to the present embodiment is arranged so that electromagnetic waves are incident on the upper end side of the carbon nanotube 22.

本実施形態による電波吸収体の等価回路は、図３（ｂ）に示すように、抵抗ＲとインダクタＬとキャパシタＣとの直列接続によって表すことができる。抵抗Ｒ及びインダクタＬがカーボンナノチューブ２２に対応し、キャパシタＣがキャパシタ２０に対応する。カーボンナノチューブ２２は、カイネティックインダクタンスが非常に大きい導電性の材料であり、抵抗成分に加え、インダクタンス成分を備えている。 The equivalent circuit of the radio wave absorber according to the present embodiment can be represented by a series connection of a resistor R, an inductor L, and a capacitor C as shown in FIG. The resistor R and the inductor L correspond to the carbon nanotube 22, and the capacitor C corresponds to the capacitor 20. The carbon nanotube 22 is a conductive material having a very large kinetic inductance, and includes an inductance component in addition to a resistance component.

この場合、電磁波の入射側から見た本実施形態による電波吸収体の入力インピーダンスＺ_ｉｎは、図３（ｂ）の等価回路から、
Ｚ_ｉｎ＝２（Ｒ＋ＪωＬ＋１／ｊωＣ）
と表すことができる。入力インピーダンスＺ_ｉｎと電磁波が伝搬している空間の電波特性インピーダンスとをマッチングすることにより、この空間中を伝搬している電磁波を吸収することができる。 In this case, the input impedance Z _in of the radio wave absorber according to the present embodiment as viewed from the incident side of the electromagnetic wave is obtained from the equivalent circuit of FIG.
Z _in = 2 (R + JωL + 1 / jωC)
It can be expressed as. By matching the input impedance Z _in with the radio wave characteristic impedance of the space _in which the electromagnetic wave propagates, the electromagnetic wave propagating in the space can be absorbed.

例えば、自由空間（真空中や空気中）の電波特性インピーダンスは、３７７Ω程度である。自由空間を伝搬する電磁波を効率よく吸収するためには、電波吸収体のインピーダンスを、電波特性インピーダンスに合致する３７７Ω程度になるように制御することが望ましい。 For example, the radio wave characteristic impedance in free space (in a vacuum or air) is about 377Ω. In order to efficiently absorb the electromagnetic wave propagating in free space, it is desirable to control the impedance of the radio wave absorber so as to be about 377Ω that matches the radio wave characteristic impedance.

カーボンナノチューブは、長さによって抵抗Ｒ及びインダクタンスＬを調節することができる。また、キャパシタは、絶縁膜の厚さ、電極の面積、絶縁膜を形成する絶縁材料の誘電率によって容量Ｃを調節することができる。したがって、カーボンナノチューブ及びキャパシタの上記パラメータによって、本実施形態による電波吸収体の入力インピーダンスＺ_ｉｎを適宜設定することができる。 The carbon nanotube can adjust the resistance R and the inductance L according to the length. In the capacitor, the capacitance C can be adjusted by the thickness of the insulating film, the area of the electrode, and the dielectric constant of the insulating material forming the insulating film. Therefore, the input impedance Z _in of the radio wave absorber according to the present embodiment can be appropriately set according to the parameters of the carbon nanotube and the capacitor.

図４及び図５は、本実施形態による電波吸収体における入力インピーダンスＺ_ｉｎの周波数依存性を示すグラフである。縦軸が入力インピーダンスＺ_ｉｎのリアクタンス成分を表し、横軸は電磁波の周波数を表している。 4 and 5 are graphs showing the frequency dependence of the input impedance Z _{in in} the radio wave absorber according to the present embodiment. The vertical axis represents the reactance component of the input impedance Z _in, the horizontal axis represents the frequency of the electromagnetic wave.

図４及び図５のグラフは、カーボンナノチューブの束径を１０μｍ、カーボンナノチューブの長さを８μｍ、キャパシタの絶縁膜の厚さを２００ｎｍとし、キャパシタの電極面積によって容量Ｃを変化した場合の測定例である。容量Ｃは、１ｆＦ、５ｆＦ、０．０１ｐＦ、０．０５ｐＦ、０．１ｐＦ、０．５ｐＦとした。図４及び図５の測定において、入力インピーダンスＺ_ｉｎのレジスタンス成分は、３７７Ωに固定している。 The graphs of FIGS. 4 and 5 are measurement examples when the bundle diameter of carbon nanotubes is 10 μm, the length of carbon nanotubes is 8 μm, the thickness of the insulating film of the capacitor is 200 nm, and the capacitance C is changed depending on the electrode area of the capacitor. It is. The capacitance C was 1 fF, 5 fF, 0.01 pF, 0.05 pF, 0.1 pF, and 0.5 pF. In the measurement of FIGS. 4 and 5, the resistance component of the input impedance Z _in is fixed at 377Ω.

入力インピーダンスＺ_ｉｎは、
Ｚ_ｉｎ＝Ｒ＋ｊＸ
で表される。ここで、Ｒはレジスタンス成分であり、Ｘはリアクタンス成分である。入力インピーダンスＺ_ｉｎのレジスタンス成分Ｒが３７７Ωの場合、入力インピーダンスＺ_ｉｎのリアクタンス成分が０Ωのときに、入力インピーダンスＺ_ｉｎが３７７Ωとなり、電磁波の吸収が起こる。例えば、キャパシタの容量を０．１ｐＦとすることにより、周波数が４ＧＨｚの電磁波を吸収することができる。 The input impedance Z _in is
Z _in = R + jX
It is represented by Here, R is a resistance component, and X is a reactance component. If resistance component R of the input impedance _{Z in} is 377 ohms, the reactance component of the input impedance _{Z in} is at the 0 .OMEGA, the input impedance _{Z in} is 377 ohms, and the absorption of electromagnetic waves takes place. For example, an electromagnetic wave having a frequency of 4 GHz can be absorbed by setting the capacitance of the capacitor to 0.1 pF.

図５は、キャパシタの容量Ｃを０．０５ｐＦから０．２ｐＦの範囲で変化したときの入力インピーダンスＺ_ｉｎの周波数依存性を示している。 FIG. 5 shows the frequency dependence of the input impedance Z _in when the capacitance C of the capacitor is changed in the range of 0.05 pF to 0.2 pF.

図５に示すように、キャパシタの容量Ｃを０．０５ｐＦから０．２ｐＦの範囲で変化することにより、２．５ＧＨｚから５．５ＧＨｚまでの広範囲の電磁波を吸収することができる。 As shown in FIG. 5, by changing the capacitance C of the capacitor in the range of 0.05 pF to 0.2 pF, it is possible to absorb a wide range of electromagnetic waves from 2.5 GHz to 5.5 GHz.

基板１０上に形成する複数のキャパシタ２０は、同じ容量であってもよいし、異なる容量であってもよい。容量の異なる複数のキャパシタ２０を設ければ、上述のように、所定の範囲の電磁波を吸収することが可能となる。 The plurality of capacitors 20 formed on the substrate 10 may have the same capacity or different capacities. If a plurality of capacitors 20 having different capacities are provided, it is possible to absorb electromagnetic waves in a predetermined range as described above.

上述のように、本実施形態による電波吸収体は、キャパシタ２０により規定される容量と、カーボンナノチューブ２２により規定される抵抗とインダクタとにより、吸収される電磁波の周波数が規定される。上述のように、キャパシタ２０は、絶縁膜の厚さ、電極の面積、絶縁膜を形成する絶縁材料の誘電率によって、容量を容易に調節することができる。また、カーボンナノチューブ２２は、長さによって抵抗及びインダクタンスを容易に調節することができる。したがって、本実施形態による電波吸収体は、吸収する電磁波の周波数制御性が非常に高いものである。 As described above, in the radio wave absorber according to the present embodiment, the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed is defined by the capacitance defined by the capacitor 20, the resistance defined by the carbon nanotube 22, and the inductor. As described above, the capacitance of the capacitor 20 can be easily adjusted by the thickness of the insulating film, the area of the electrode, and the dielectric constant of the insulating material forming the insulating film. Further, the carbon nanotube 22 can easily adjust the resistance and the inductance depending on the length. Therefore, the radio wave absorber according to the present embodiment has a very high frequency controllability of electromagnetic waves to be absorbed.

また、本実施形態による電波吸収体は、非常に薄く、電磁波の入射角度に対する電波吸収体のインピーダンスの変化が小さいため、広い角度から入射する電磁波を吸収することが可能である。 In addition, the radio wave absorber according to the present embodiment is very thin, and the change in impedance of the radio wave absorber with respect to the incident angle of the electromagnetic wave is small. Therefore, the electromagnetic wave incident from a wide angle can be absorbed.

本実施形態による電波吸収体は、例えば、電子機器の内部、道路通行料自動徴収システム（ＥＴＣ）や車載レーダ等の民生無線通信システム、戦闘機・軍艦等の軍事ステルス兵器等に用いられる電波吸収体に適用可能である。 The radio wave absorber according to the present embodiment is, for example, a radio wave absorber used in electronic equipment, an automatic road toll collection system (ETC), a consumer radio communication system such as an in-vehicle radar, and a military stealth weapon such as a fighter aircraft or warship. Applicable to the body.

電子機器への用途としては、例えば、ＣＰＵ等のＬＳＩ等の電磁波放出源から放射される高周波の電磁波を吸収するための電波吸収体として適用可能である。電磁波放出源上に本実施形態による電波吸収体を配置することにより、電磁波放出源から放出される電磁波を効率よく吸収することができる。 As an application to an electronic device, for example, it can be applied as a radio wave absorber for absorbing high-frequency electromagnetic waves emitted from an electromagnetic wave emission source such as an LSI such as a CPU. By disposing the radio wave absorber according to the present embodiment on the electromagnetic wave emission source, the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave emission source can be efficiently absorbed.

次に、本実施形態による電波吸収体の製造方法について図６を用いて説明する。 Next, the method for manufacturing the radio wave absorber according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、電波吸収体を形成する際の下地となる基板１０を用意する。基板１０は、特に限定されるものではない。基板１０としては、例えば、アルミナセラミック、ＡｌＮセラミック、石英、ガラス、シリコン、金属等の基板を適用することができる。 First, a substrate 10 is prepared as a base for forming a radio wave absorber. The substrate 10 is not particularly limited. As the substrate 10, for example, a substrate made of alumina ceramic, AlN ceramic, quartz, glass, silicon, metal, or the like can be used.

次いで、基板１０上に、例えばスパッタ法により、金属膜１２ａと、絶縁膜１４ａと、金属膜１６ａとを順次堆積する。金属膜１２ａは、キャパシタの下部電極１２となる膜である。絶縁膜１４ａは、キャパシタの誘電体膜１４となる膜である。金属膜１６ａは、キャパシタの上部電極１６となる膜である。 Next, a metal film 12a, an insulating film 14a, and a metal film 16a are sequentially deposited on the substrate 10 by sputtering, for example. The metal film 12a is a film that becomes the lower electrode 12 of the capacitor. The insulating film 14a is a film that becomes the dielectric film 14 of the capacitor. The metal film 16a is a film that becomes the upper electrode 16 of the capacitor.

金属膜１２ａ，１６ａの形成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、金、アルミニウム、タンタル、タングステン、白金、モリブデン等を適用することができる。金属膜１２ａの形成材料と金属膜１６ａの形成材料とは、同じであっても異なっていてもよい。 The material for forming the metal films 12a and 16a is not particularly limited. For example, gold, aluminum, tantalum, tungsten, platinum, molybdenum, or the like can be applied. The forming material of the metal film 12a and the forming material of the metal film 16a may be the same or different.

絶縁膜１４ａの形成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化シリコン、酸化ハフニウム、窒化シリコン、アルミナ、酸化ジルコニウム等を適用することができる。複数の絶縁材料を積層して絶縁膜１４ａを形成するようにしてもよい。 The material for forming the insulating film 14a is not particularly limited. For example, silicon oxide, hafnium oxide, silicon nitride, alumina, zirconium oxide, or the like can be used. A plurality of insulating materials may be stacked to form the insulating film 14a.

なお、例えば図２に示すように下部電極１２をパターニングする場合にあっては、金属膜１２ａの形成後、絶縁膜１４ａの形成前に、金属膜１２ａをパターニングすることができる。下部電極１２と上部電極１６とを同じパターンに加工する場合には、後述の金属膜１６ａをパターニングする工程の際に、金属膜１２ａまでパターニングするようにしてもよい。 For example, when the lower electrode 12 is patterned as shown in FIG. 2, the metal film 12a can be patterned after the formation of the metal film 12a and before the formation of the insulating film 14a. In the case where the lower electrode 12 and the upper electrode 16 are processed into the same pattern, the metal film 12a may be patterned in the process of patterning the metal film 16a described later.

次いで、金属膜１６ａ上に、例えばスパッタ法により、触媒金属膜１８を形成する（図６（ａ））。触媒金属膜１８は、特に限定されるものではないが、例えば、鉄（２．５ｎｍ）、鉄（５ｎｍ）、Ｆｅ／Ａｌ（２．５ｎｍ／１０ｎｍ）、Ｆｅ／Ａｌ（５ｎｍ／１０ｎｍ）、Ｃｏ／ＴｉＮ（３．８ｎｍ／５ｎｍ）等を適用することができる。 Next, a catalytic metal film 18 is formed on the metal film 16a by, eg, sputtering (FIG. 6A). The catalytic metal film 18 is not particularly limited. For example, iron (2.5 nm), iron (5 nm), Fe / Al (2.5 nm / 10 nm), Fe / Al (5 nm / 10 nm), Co / TiN (3.8 nm / 5 nm) or the like can be applied.

次いで、例えばフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、触媒金属膜１８及び金属膜１６ａをパターニングし、金属膜１６ａの上部電極１６を形成する（図６（ｂ））。 Next, the catalytic metal film 18 and the metal film 16a are patterned by, for example, photolithography and dry etching to form the upper electrode 16 of the metal film 16a (FIG. 6B).

触媒金属膜１８は、上部電極１６の形成後、例えばメタルマスクを用いたリフトオフ等により、上部電極１６上に選択的に形成するようにしてもよい。 The catalytic metal film 18 may be selectively formed on the upper electrode 16 by, for example, lift-off using a metal mask after the formation of the upper electrode 16.

次いで、触媒金属膜１８を触媒として、例えば熱ＣＶＤ法により、カーボンナノチューブ２２を成長する。これにより、上部電極１６上に、基板１０の法線方向に沿って配向したカーボンナノチューブ２２が形成される。 Next, the carbon nanotubes 22 are grown by using, for example, a thermal CVD method using the catalytic metal film 18 as a catalyst. As a result, the carbon nanotubes 22 aligned along the normal direction of the substrate 10 are formed on the upper electrode 16.

カーボンナノチューブ２２の成長条件は、例えば、アセチレン：アルゴンの混合ガスを用い（流量比１ｓｃｃｍ：９ｓｃｃｍ）、圧力を１ｋＰａ、成長温度を６００〜８００℃程度とする。この場合、カーボンナノチューブ２２は、１×１０^１１本／ｃｍ^２程度の面密度の束となる。カーボンナノチューブ２２は、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれでもよい。 The growth conditions of the carbon nanotube 22 are, for example, a mixed gas of acetylene: argon (flow rate ratio: 1 sccm: 9 sccm), a pressure of 1 kPa, and a growth temperature of about 600 to 800.degree. In this case, the carbon nanotubes 22 are bundles having a surface density of about 1 × 10 ¹¹ pieces / cm ² . The carbon nanotube 22 may be either a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube.

カーボンナノチューブ２２の長さは、所望のインダクタンスＬに基づいて決定される。例えば、カーボンナノチューブ２２の束径が１０μｍの場合、１００μｍのカーボンナノチューブに対して約６０ｎＨのインダクタンスが見込まれる。カーボンナノチューブの長さは、特に限定されるものではないが、例えば１μｍ〜５００μｍの範囲が好適である。カーボンナノチューブ２２の長さは、成長時間によって制御することができる。 The length of the carbon nanotube 22 is determined based on a desired inductance L. For example, when the bundle diameter of the carbon nanotubes 22 is 10 μm, an inductance of about 60 nH is expected for a 100 μm carbon nanotube. Although the length of a carbon nanotube is not specifically limited, For example, the range of 1 micrometer-500 micrometers is suitable. The length of the carbon nanotube 22 can be controlled by the growth time.

なお、触媒金属膜１８は、カーボンナノチューブ２２の成長の際に凝集し、カーボンナノチューブ２２内に取り込まれるため、カーボンナノチューブ２２形成後の図面では、触媒金属膜１８を省略している。 Note that the catalytic metal film 18 aggregates during the growth of the carbon nanotubes 22 and is taken into the carbon nanotubes 22, so the catalytic metal film 18 is omitted in the drawings after the carbon nanotubes 22 are formed.

こうして、下部電極１２と誘電体膜１４と上部電極１６とを有するキャパシタ２０と、キャパシタ２０上に形成されたカーボンナノチューブ２２とを有する本実施形態による電波吸収体を完成する（図６（ｃ））。 Thus, the radio wave absorber according to the present embodiment having the capacitor 20 having the lower electrode 12, the dielectric film 14, and the upper electrode 16 and the carbon nanotubes 22 formed on the capacitor 20 is completed (FIG. 6C). ).

このように、本実施形態によれば、キャパシタ及びカーボンナノチューブにより形成されたＬＣ回路を含む電波吸収体を形成するので、電波吸収体の入力インピーダンスを電波特性インピーダンスに容易に整合させることができる。これにより、吸収しようとする電磁波の周波数を容易にチューニングすることができる。また、本実施形態による電波吸収体は、極めて薄い形状であり、電磁波の入射角度に対する電波吸収体のインピーダンスの変化が小さく、広い角度から入射する電磁波を効率よく吸収することができる。 Thus, according to this embodiment, since the radio wave absorber including the LC circuit formed by the capacitor and the carbon nanotube is formed, the input impedance of the radio wave absorber can be easily matched with the radio wave characteristic impedance. Thereby, the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed can be easily tuned. In addition, the radio wave absorber according to the present embodiment has an extremely thin shape, and the change in impedance of the radio wave absorber with respect to the incident angle of the electromagnetic wave is small, so that the electromagnetic wave incident from a wide angle can be efficiently absorbed.

［第２実施形態］
第２実施形態による電波吸収体及びその製造方法について図７乃至図９を用いて説明する。図１乃至図に示す第１実施形態による電波吸収体及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し又は簡潔にする。 [Second Embodiment]
A radio wave absorber and a manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Constituent elements similar to those of the radio wave absorber and its manufacturing method according to the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG.

図７及び図８は、本実施形態による電波吸収体の構造を示す概略断面図である。図９は、本実施形態による電波吸収体の製造方法を示す工程断面図である。 7 and 8 are schematic cross-sectional views showing the structure of the radio wave absorber according to the present embodiment. FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the radio wave absorber according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による電波吸収体の構造について図７及び図８を用いて説明する。 First, the structure of the radio wave absorber according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態による電波吸収体は、図７に示すように、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２を有する点は、第１実施形態による電波吸収体と同様である。本実施形態による電波吸収体は、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２を支持する部材として、基板１０の代わりに樹脂層２４を設けている。樹脂層２４は、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２を埋め込むように形成されている。 As shown in FIG. 7, the radio wave absorber according to the present embodiment is the same as the radio wave absorber according to the first embodiment in that it includes a capacitor 20 and a carbon nanotube 22. The radio wave absorber according to the present embodiment is provided with a resin layer 24 instead of the substrate 10 as a member for supporting the capacitor 20 and the carbon nanotube 22. The resin layer 24 is formed so as to embed the capacitor 20 and the carbon nanotube 22.

カーボンナノチューブ及びキャパシタを支持する部材として樹脂層２４を用いることにより、成型加工が容易な薄型の電波吸収体を形成することができる。 By using the resin layer 24 as a member for supporting the carbon nanotube and the capacitor, a thin wave absorber that can be easily molded can be formed.

また、例えば図８に示すように、本実施形態による電波吸収体を複数枚重ね合わせることにより、電磁波吸収の効果を大きくすることができる。重ね合わせる層数は、図８に示すような２層に限定されるものではなく、３層以上であってもよい。 For example, as shown in FIG. 8, the effect of electromagnetic wave absorption can be increased by overlapping a plurality of radio wave absorbers according to the present embodiment. The number of layers to be overlapped is not limited to two as shown in FIG. 8, and may be three or more.

また、異なる周波数を吸収する複数の電波吸収体を重ね合わせれば、広帯域の周波数の電磁波を吸収することが可能となる。例えば、容量０．０５ｐＦのキャパシタ２０を有する電波吸収体と、容量０．１ｐＦのキャパシタ２０を有する電波吸収体と、容量０．２ｐＦのキャパシタ２０を有する電波吸収体を積層すれば、２．５ＧＨｚ〜５．５ＧＨｚの電磁波を吸収することができる（図５参照）。 In addition, if a plurality of radio wave absorbers that absorb different frequencies are overlapped, it is possible to absorb electromagnetic waves having a wide frequency range. For example, if a radio wave absorber having a capacitor 20 having a capacitance of 0.05 pF, a radio wave absorber having a capacitor 20 having a capacitance of 0.1 pF, and a radio wave absorber having a capacitor 20 having a capacitance of 0.2 pF are stacked, 2.5 GHz It can absorb electromagnetic waves of ˜5.5 GHz (see FIG. 5).

電波吸収体を重ね合わせる際、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２の配置は、膜厚方向に重なるようにしてもよいし、例えば図８に示すように膜厚方向に重ならないようにしてもよい。 When superposing the radio wave absorbers, the capacitors 20 and the carbon nanotubes 22 may be arranged so as to overlap in the film thickness direction, or may not overlap in the film thickness direction, for example, as shown in FIG.

また、例えば図２に示すように下部電極１２に部分的に開口部を設けることにより、電磁波が下層の電波吸収体に到達しやすくすることもできる。 Further, for example, as shown in FIG. 2, by partially providing an opening in the lower electrode 12, the electromagnetic wave can easily reach the lower-layer wave absorber.

樹脂材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等を適用することができる。また、ＳＯＧ（Spin On Glass）などの塗布型絶縁膜形成用組成物などの無機系充填材、インジウム、はんだ、金属ペースト（例えば銀ペースト）などの金属材料、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマ等も適用することができる。これら材料の中から柔軟性を有する材料を選択することで、フレキシブルなシート状の電波吸収体にすることもできる。 The resin material is not particularly limited, and for example, a polyimide resin, a polyamide resin, a styrene resin, a phenol resin, a silicone resin, an acrylic resin, and the like can be applied. In addition, inorganic fillers such as coating-type insulating film forming compositions such as SOG (Spin On Glass), metal materials such as indium, solder, and metal paste (eg, silver paste), conductive polymers such as polyaniline and polythiophene, etc. Can also be applied. By selecting a material having flexibility from these materials, a flexible sheet-shaped wave absorber can be obtained.

次に、本実施形態による電波吸収体の製造方法について図９を用いて説明する。 Next, the method for manufacturing the radio wave absorber according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示す第１実施形態による電波吸収体の製造方法と同様にして、基板１０上に、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２を形成する（図９（ａ））。 First, the capacitor 20 and the carbon nanotube 22 are formed on the substrate 10 in the same manner as in the method for manufacturing the radio wave absorber according to the first embodiment shown in FIGS. 6A to 6C (FIG. 9A). )).

次いで、例えばスピンコート法やディップ法等により、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２が形成された基板１０上に樹脂材料を塗布する。樹脂材料は、液体状の性質を示し、その後に硬化できるものであれば、特に限定されるものではない。 Next, a resin material is applied onto the substrate 10 on which the capacitors 20 and the carbon nanotubes 22 are formed by, for example, a spin coating method or a dip method. The resin material is not particularly limited as long as it shows liquid properties and can be cured thereafter.

次いで、基板１０上に塗布した樹脂材料を硬化し、樹脂層２４を形成する。 Next, the resin material applied on the substrate 10 is cured to form the resin layer 24.

次いで、基板１０を剥離或いは選択的にエッチングし、本実施形態による電波吸収体を完成する（図９（ｃ））。 Next, the substrate 10 is peeled or selectively etched to complete the radio wave absorber according to the present embodiment (FIG. 9C).

また、必要に応じて、このように形成した電波吸収体を積み重ねるようにしてもよい。この場合、樹脂層２４として、例えばホットメルト樹脂等の熱可塑性樹脂を用いれば、積層して加熱することにより、積み重ねた電波吸収体を容易に一体化することができる。 Moreover, you may make it stack | stack the radio wave absorber formed in this way as needed. In this case, if a thermoplastic resin such as a hot melt resin is used as the resin layer 24, the stacked radio wave absorbers can be easily integrated by laminating and heating.

また、キャパシタ及びカーボンナノチューブを樹脂層中に埋め込み基板から剥離することにより、フレキシブルシートの電波吸収体を形成することができる。これにより、成型加工が容易な薄型電波吸収材料を提供することが可能となる。また、これを複数枚重ね合わせることにより、電波吸収の効果を大きくすることができる。また、異なる周波数を吸収する電波吸収体を多層に重ねることで、広帯域の周波数の電磁波を吸収することが可能となる。 Moreover, the electromagnetic wave absorber of a flexible sheet can be formed by peeling the capacitor and the carbon nanotube from the embedded substrate in the resin layer. This makes it possible to provide a thin wave absorbing material that can be easily molded. Moreover, the effect of radio wave absorption can be increased by overlapping a plurality of these. Moreover, it is possible to absorb electromagnetic waves having a wide frequency range by stacking radio wave absorbers that absorb different frequencies in multiple layers.

［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。 [Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、上記実施形態では、カーボンナノチューブを用いた電波吸収体を示したが、カーボンナノチューブの代わりに、他の炭素元素の線状構造体を適用することもできる。炭素元素の線状構造体としては、カーボンナノチューブのほか、カーボンナノワイヤ、カーボンロッド、カーボンファイバが挙げられる。これら線状構造体は、サイズが異なるほかは、カーボンナノチューブと同様である。 For example, although the radio wave absorber using carbon nanotubes is shown in the above embodiment, a linear structure of another carbon element can be applied instead of the carbon nanotube. Examples of the carbon element linear structure include carbon nanowires, carbon rods, and carbon fibers in addition to carbon nanotubes. These linear structures are the same as the carbon nanotubes except that their sizes are different.

また、上記第１及び第２実施形態では、キャパシタ２０の上部電極１６上にカーボンナノチューブ２２を形成したが、カーボンナノチューブ２２は、必ずしも上部電極１６上に形成する必要はない。キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２の配置は、図３の等価回路を実現できる範囲で、適宜変更することが可能である。 In the first and second embodiments, the carbon nanotube 22 is formed on the upper electrode 16 of the capacitor 20. However, the carbon nanotube 22 is not necessarily formed on the upper electrode 16. The arrangement of the capacitors 20 and the carbon nanotubes 22 can be changed as appropriate as long as the equivalent circuit of FIG. 3 can be realized.

また、上記第２実施形態では、キャパシタ２０及びカーボンナノチューブ２２を支持する部材として樹脂層２４を設け、基板１０を除去しているが、必ずしも基板１０を除去する必要はない。また、基板１０上に、第２実施形態による電波吸収体を複数積層するようにしてもよい。 In the second embodiment, the resin layer 24 is provided as a member for supporting the capacitor 20 and the carbon nanotube 22 and the substrate 10 is removed. However, the substrate 10 is not necessarily removed. A plurality of radio wave absorbers according to the second embodiment may be stacked on the substrate 10.

また、上記実施形態に記載の構成材料や製造条件は、当該記載に限定されるものではなく、目的等に応じて適宜変更が可能である。 In addition, the constituent materials and manufacturing conditions described in the above embodiment are not limited to the descriptions, and can be appropriately changed according to the purpose and the like.

また、電波吸収体の使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。 Further, the purpose of use of the radio wave absorber is not limited to that described in the above embodiment.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

（付記１）第１の電極と、前記第１の電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、
前記キャパシタの前記第２の電極上に形成された炭素元素の線状構造体の束とを有し、
吸収しようとする電磁波が伝搬する空間からみた入力インピーダンスが、前記空間の電波特性インピーダンスに整合するように、前記キャパシタの容量及び前記線状構造体の束の長さが調整されている
ことを特徴とする電波吸収体。 (Supplementary Note 1) A capacitor having a first electrode, a dielectric film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric film;
A bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor;
The capacitance of the capacitor and the length of the bundle of the linear structures are adjusted so that the input impedance viewed from the space where the electromagnetic wave to be absorbed propagates matches the radio wave characteristic impedance of the space. An electromagnetic wave absorber.

（付記２）付記１記載の電波吸収体において、
前記キャパシタ及び前記線状構造体の束は、基板上に形成されている
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 2) In the radio wave absorber described in Appendix 1,
The capacitor and the bundle of the linear structures are formed on a substrate.

（付記３）付記１又は２記載の電波吸収体において、
前記キャパシタ及び前記線状構造体の束は、樹脂層内に埋め込まれている
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 3) In the radio wave absorber according to Appendix 1 or 2,
A bundle of the capacitor and the linear structure is embedded in a resin layer.

（付記４）付記３記載の電波吸収体において、
前記キャパシタ及び前記線状構造体の束が埋め込まれた前記樹脂層を複数有し、
複数の前記樹脂層は、積層されている
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 4) In the radio wave absorber described in Appendix 3,
A plurality of the resin layers in which a bundle of the capacitor and the linear structure is embedded;
A plurality of the resin layers are laminated. An electromagnetic wave absorber, wherein:

（付記５）付記１乃至４のいずれか１項に記載の電波吸収体において、
前記キャパシタ及び前記線状構造体の束により形成された構造体を複数有し、
複数の前記構造体は、第１の周波数の電磁波を吸収する第１の構造体と、前記第１の周波数と異なる第２の周波数の電磁波を吸収する第２の構造体とを含む
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 5) In the radio wave absorber according to any one of appendices 1 to 4,
A plurality of structures formed by a bundle of the capacitor and the linear structure;
The plurality of structures include a first structure that absorbs electromagnetic waves having a first frequency and a second structure that absorbs electromagnetic waves having a second frequency different from the first frequency. An electromagnetic wave absorber.

（付記６）付記１乃至５のいずれか１項に記載の電波吸収体において、
前記線状構造体の束に含まれる複数の前記線状構造体は、同一方向に配向している
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 6) In the radio wave absorber according to any one of appendices 1 to 5,
The radio wave absorber, wherein the plurality of linear structures included in the bundle of linear structures are oriented in the same direction.

（付記７）付記１乃至６のいずれか１項に記載の電波吸収体において、
前記線状構造体は、カーボンナノチューブである
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 7) In the radio wave absorber according to any one of appendices 1 to 6,
The electromagnetic wave absorber, wherein the linear structure is a carbon nanotube.

（付記８）付記１乃至８のいずれか１項に記載の電波吸収体において、
前記キャパシタの前記第１の電極は、基準電位に接続されている
ことを特徴とする電波吸収体。 (Appendix 8) In the radio wave absorber according to any one of appendices 1 to 8,
The radio wave absorber, wherein the first electrode of the capacitor is connected to a reference potential.

（付記９）電磁波が生じる電磁波発生源と、
前記電磁波発生源上に形成され、第１の電極と、前記第１の電極上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前記キャパシタの前記第２の電極上に形成された炭素元素の線状構造体の束とを有し、前記電磁波が伝搬する空間からみた入力インピーダンスが、前記空間の電波特性インピーダンスに整合するように、前記キャパシタの容量及び前記線状構造体の束の長さが調整された電波吸収体と
を有することを特徴とする電子機器。 (Supplementary note 9) An electromagnetic wave source that generates electromagnetic waves;
A capacitor formed on the electromagnetic wave generation source and having a first electrode, a dielectric film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric film; A bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor, and the input impedance viewed from the space where the electromagnetic wave propagates matches the radio wave characteristic impedance of the space, An electronic device comprising: a radio wave absorber in which a capacity of the capacitor and a length of a bundle of the linear structures are adjusted.

１０…基板
１２ａ，１６ａ…金属膜
１２…下部電極
１４ａ…絶縁膜
１４…誘電体膜
１６…上部電極
１８…触媒金属膜
２０…キャパシタ
２２…カーボンナノチューブ
２４…樹脂層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate 12a, 16a ... Metal film 12 ... Lower electrode 14a ... Insulating film 14 ... Dielectric film 16 ... Upper electrode 18 ... Catalyst metal film 20 ... Capacitor 22 ... Carbon nanotube 24 ... Resin layer

Claims

A capacitor having a first electrode, a dielectric film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric film;
A bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor;
The capacitance of the capacitor and the length of the bundle of the linear structures are adjusted so that the input impedance viewed from the space where the electromagnetic wave to be absorbed propagates matches the radio wave characteristic impedance of the space. An electromagnetic wave absorber.

The radio wave absorber according to claim 1,
A bundle of the capacitor and the linear structure is embedded in a resin layer.

The radio wave absorber according to claim 2,
A plurality of the resin layers in which a bundle of the capacitor and the linear structure is embedded;
A plurality of the resin layers are laminated. An electromagnetic wave absorber, wherein:

The radio wave absorber according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of structures formed by a bundle of the capacitor and the linear structure;
The plurality of structures include a first structure that absorbs electromagnetic waves having a first frequency and a second structure that absorbs electromagnetic waves having a second frequency different from the first frequency. An electromagnetic wave absorber.

The radio wave absorber according to any one of claims 1 to 4,
The electromagnetic wave absorber, wherein the linear structure is a carbon nanotube.

An electromagnetic wave source that generates electromagnetic waves;
A capacitor formed on the electromagnetic wave generation source and having a first electrode, a dielectric film formed on the first electrode, and a second electrode formed on the dielectric film; A bundle of linear structures of carbon elements formed on the second electrode of the capacitor, and the input impedance viewed from the space where the electromagnetic wave propagates matches the radio wave characteristic impedance of the space, An electronic device comprising: a radio wave absorber in which a capacity of the capacitor and a length of a bundle of the linear structures are adjusted.