JP7470950B2 - Antenna and its manufacturing method - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 １．発行者名 Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２．刊行物名 ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，Ｖｏｌｕｍｅ １１０，Ｉｓｓｕｅ ２３ ３．発行日 平成２９年６月５日 ４．該当ページ 第２３３１０２－１頁から第２３３１０２－３頁 〔刊行物等〕 １．発行者名 公益社団法人 応用物理学会 ２．刊行物名 第７８回応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集 ３．発行日 平成２９年８月２５日 ４．該当ページ 第１０００００００１－１４０頁 〔刊行物等〕 １．学会名 第７８回応用物理学会秋季学術講演会 ２．開催日 平成２９年９月６日 ３．開催場所 福岡国際センターApplicable under Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act 1. Publisher: American Institute of Physics 2. Publication name: APPLIED PHYSICS LETTERS, Volume 110, Issue 23 3. Publication date: June 5, 2017 4. Relevant pages: Pages 233102-1 to 233102-3 [Publication, etc.] 1. Publisher: The Japan Society of Applied Physics 2. Publication name: Proceedings of the 78th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics 3. Publication date: August 25, 2017 4. Relevant pages: Pages 100000001-140 [Publication, etc.] 1. Name of society: The 78th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics 2. Date: September 6, 2017 3. Venue: Fukuoka International Center

本発明は、グラフェンをアンテナエレメントとして用いたマイクロ波帯アンテナに関する。 The present invention relates to a microwave antenna that uses graphene as an antenna element.

透明な基板上に、透明導電膜からなるアンテナエレメントを形成した透明なアンテナが知られている。現在、透明導電膜として主流であるＩＴＯ（indium tin oxide）は、レアメタルを含有していることや、可塑性が低いといった問題があり、ＩＴＯに代わる透明導電膜が求められている。 Transparent antennas are known in which an antenna element made of a transparent conductive film is formed on a transparent substrate. Currently, ITO (indium tin oxide), which is the mainstream transparent conductive film, has problems such as containing rare metals and having low plasticity, and there is a demand for transparent conductive films to replace ITO.

特許文献１には、グラフェンベースの層を含む各種電子デバイスが提案され、電子デバイスの１つとしてアンテナが例示されている。特許文献１では、グラフェンベースの層を基板に支持させ、グラフェンベースの層の一部をエッチングし、グラフェンベースの層の他部と比較して薄くしてアンテナとしている。 Patent Document 1 proposes various electronic devices that include a graphene-based layer, and gives an antenna as one example of the electronic device. In Patent Document 1, the graphene-based layer is supported on a substrate, and part of the graphene-based layer is etched to make it thinner than other parts of the graphene-based layer, forming an antenna.

特表２０１３－５０２０４９号公報JP 2013-502049 A

しかしながら、特許文献１のアンテナは具体的構造が不明であり、当業者によりこのアンテナを作ることができるようには記載されていない。また、グラフェンをアンテナエレメントに使用した際に、アンテナとして利用可能な帯域などは一切明らかにされていない。本願発明者らはグラフェンのアンテナエレメントへの適用について鋭意研究を重ねていた。 However, the specific structure of the antenna in Patent Document 1 is unclear, and there is no description that would enable a person skilled in the art to create this antenna. Furthermore, when graphene is used in an antenna element, the band that can be used as an antenna is not made clear at all. The inventors of the present application have been conducting extensive research into the application of graphene to antenna elements.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、グラフェンをアンテナエレメントとして使用したアンテナを提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide an antenna that uses graphene as an antenna element.

前記目的を達成するため、本発明では、基体と、前記基体上に形成され、単層のグラフェン又は複数層に積層したグラフェンからなる透明なアンテナエレメントと、を有するマイクロ波帯アンテナが提供される。本願発明者らは、グラフェンがマイクロ波帯アンテナのアンテナエレメントとして動作することを実験的に確認した。 To achieve the above object, the present invention provides a microwave band antenna having a substrate and a transparent antenna element formed on the substrate and made of a single layer of graphene or graphene stacked in multiple layers. The inventors of the present application have experimentally confirmed that graphene works as an antenna element of a microwave band antenna.

上記マイクロ波帯アンテナにおいて、前記基体は、透明であってもよい。 In the microwave band antenna, the base may be transparent.

上記マイクロ波帯アンテナにおいて、前記アンテナエレメントは、単層のグラフェンからなってもよい。 In the microwave band antenna, the antenna element may be made of a single layer of graphene.

上記マイクロ波帯アンテナにおいて、前記マイクロ波帯アンテナは、ダイポールアンテナであってもよい。 In the microwave band antenna, the microwave band antenna may be a dipole antenna.

本発明によれば、グラフェンをマイクロ波帯アンテナのアンテナエレメントとして使用することができる。 According to the present invention, graphene can be used as an antenna element for a microwave band antenna.

本発明の一実施形態を示すマイクロ波帯アンテナの平面図である。1 is a plan view of a microwave band antenna showing one embodiment of the present invention. マイクロ波帯アンテナの製造過程を示す説明図である。1A to 1C are explanatory diagrams showing a manufacturing process of a microwave antenna. 比較例のマイクロ波帯アンテナの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a microwave antenna of a comparative example. 実施例及び比較例の反射特性の測定結果を示すグラフである。1 is a graph showing measurement results of reflection characteristics of an example and a comparative example. 実施例の反射特性の測定結果に、実施例の放射特性の測定結果を重ねて示したグラフである。13 is a graph showing the measurement results of the reflection characteristics of the example superimposed on the measurement results of the radiation characteristics of the example.

図１及び図２は本発明の一実施形態を示すものであり、図１はマイクロ波帯アンテナの平面図、図２はマイクロ波帯アンテナの製造過程を示す説明図である。尚、図１及び図２では、理解を容易とするため、透明なグラフェンの部分をハニカム模様で示している。 Figures 1 and 2 show one embodiment of the present invention, where Figure 1 is a plan view of a microwave band antenna, and Figure 2 is an explanatory diagram showing the manufacturing process of a microwave band antenna. In Figures 1 and 2, the transparent graphene part is shown in a honeycomb pattern to make it easier to understand.

図１に示すように、マイクロ波帯アンテナ１は、基体としての基板２と、基板２上に形成されたアンテナエレメント３及び給電線４と、を有する。本実施形態のマイクロ波帯アンテナ１は、ダイポールアンテナである。 As shown in FIG. 1, the microwave band antenna 1 has a substrate 2 as a base, and an antenna element 3 and a feeder line 4 formed on the substrate 2. The microwave band antenna 1 of this embodiment is a dipole antenna.

基板２は、平面視矩形状の透明材料からなる。本実施形態においては、基板２は石英ガラスからなる。本明細書中で「透明」とは透過率が８０％以上であることをいうものとする。尚、基板２を石英ガラス以外のガラス材料としてもよい。さらに、基板２を、例えばポリエチレンテレフタラートのような透明な樹脂材料とする等、ガラス材料以外の透明材料とすることもできる。本実施形態においては、基板２の表面の算術平均表面粗さ（Ｒａ）は、２．０ｎｍ以下である。それは、基板２の表面のＲａが２．０ｎｍを超えると、グラフェンからなるアンテナエレメント３の電気的特性が損なわれるおそれがあるからである。アンテナエレメント３のアンテナとしての電気的特性を考慮すると、基板２の表面のＲａは、好ましくは１．０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．８ｎｍ以下である。 The substrate 2 is made of a transparent material having a rectangular shape in a plan view. In this embodiment, the substrate 2 is made of quartz glass. In this specification, "transparent" means that the transmittance is 80% or more. The substrate 2 may be made of a glass material other than quartz glass. Furthermore, the substrate 2 may be made of a transparent material other than a glass material, such as a transparent resin material such as polyethylene terephthalate. In this embodiment, the arithmetic mean surface roughness (Ra) of the surface of the substrate 2 is 2.0 nm or less. This is because if the Ra of the surface of the substrate 2 exceeds 2.0 nm, the electrical characteristics of the antenna element 3 made of graphene may be impaired. Considering the electrical characteristics of the antenna element 3 as an antenna, the Ra of the surface of the substrate 2 is preferably 1.0 nm or less, more preferably 0.8 nm or less.

アンテナエレメント３は、透明であり、単層のグラフェン又は複数層に積層したグラフェンからなる。本願発明者らは、グラフェンがマイクロ波帯アンテナ１のアンテナエレメント３として動作することを実験的に確認した。グラフェンが形成される基板２上の表面は、グラフェンの基板２への良好な固着を実現するため、親水性であることが好ましい。アンテナエレメント３は、基板２上の仮想線２１について対称に設けられた２つの直線部３１を有する。本実施形態においては、２つの直線部３１が仮想線を挟んで長手方向に並んで形成されている。グラフェンの透過率Ｔ（％）は、層数をＮとすると、Ｔ（％）＝１００－２．３Ｎとなる。従って、例えば、アンテナエレメント３の透過率を８０％以上とするには８層以下に積層されたグラフェンとすればよいし、９０％以上とする場合は４層以下に積層されたグラフェンとすればよい。本実施形態においては、アンテナエレメント３は単層のグラフェンであり、透過率は９７．７％である。 The antenna element 3 is transparent and is made of a single layer of graphene or graphene stacked in multiple layers. The inventors of the present application have experimentally confirmed that graphene operates as the antenna element 3 of the microwave band antenna 1. The surface of the substrate 2 on which the graphene is formed is preferably hydrophilic in order to achieve good adhesion of the graphene to the substrate 2. The antenna element 3 has two straight line portions 31 arranged symmetrically with respect to the imaginary line 21 on the substrate 2. In this embodiment, the two straight line portions 31 are formed side by side in the longitudinal direction with the imaginary line in between. The transmittance T (%) of graphene is T (%) = 100 - 2.3N, where N is the number of layers. Therefore, for example, to make the transmittance of the antenna element 3 80% or more, it is sufficient to use graphene stacked in 8 layers or less, and to make it 90% or more, it is sufficient to use graphene stacked in 4 layers or less. In this embodiment, the antenna element 3 is a single layer of graphene, and the transmittance is 97.7%.

給電線４は、導電材料からなり、アンテナエレメント３に高周波電力を伝送するため、及び／又は、アンテナエレメント３から高周波電力が伝送されるために用いられる。本実施形態においては、給電線４はＡｕ／グラフェンからなる。本実施形態においては、給電線４は、コプレーナ線部４１と、コプレーナ線部４１及びアンテナエレメント３を接続する伝送線部４２と、を有する。コプレーナ線路４１は、信号線４１ａと、信号線４１ａと間隔をおいて形成される一対の接地線４１ｂとから構成される。本実施形態においては、伝送線部４２は、コプレーナ線路４１の信号線４１ａと、一方の接地線４１ｂと、をアンテナエレメント３側へ延長することにより構成される。 The feeder 4 is made of a conductive material and is used to transmit high-frequency power to the antenna element 3 and/or to transmit high-frequency power from the antenna element 3. In this embodiment, the feeder 4 is made of Au/graphene. In this embodiment, the feeder 4 has a coplanar line portion 41 and a transmission line portion 42 that connects the coplanar line portion 41 and the antenna element 3. The coplanar line 41 is composed of a signal line 41a and a pair of ground lines 41b formed at an interval from the signal line 41a. In this embodiment, the transmission line portion 42 is formed by extending the signal line 41a and one of the ground lines 41b of the coplanar line 41 to the antenna element 3 side.

次に、本実施形態のマイクロ波帯アンテナ１の製造方法について、図２を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、銅箔１０１上に単層のグラフェン膜１０３を、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により作製する。次いで、図２（ｂ）に示すように、作製されたグラフェン膜１０３を基板２上へ転写する。具体的に、転写は、例えば、樹脂材料からなる支持層を銅箔１０１上に形成し、銅箔１０１を酸等により除去してグラフェン膜１０３と支持層からなる積層体とした後、基板２上に積層体を載置して支持層を溶融させることにより行われる。ここで、基板２は石英ガラスからなり、転写に先立って親水性となるよう予め表面処理が施されている。 Next, a method for manufacturing the microwave antenna 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, as shown in Fig. 2(a), a single-layer graphene film 103 is produced on a copper foil 101 by chemical vapor deposition (CVD). Next, as shown in Fig. 2(b), the produced graphene film 103 is transferred onto a substrate 2. Specifically, the transfer is performed, for example, by forming a support layer made of a resin material on the copper foil 101, removing the copper foil 101 with an acid or the like to form a laminate made of the graphene film 103 and the support layer, and then placing the laminate on the substrate 2 and melting the support layer. Here, the substrate 2 is made of quartz glass, and has been subjected to a surface treatment in advance to make it hydrophilic prior to the transfer.

この後、図２（ｃ）に示すように、グラフェン膜１０３上にＡｕ膜１０４を蒸着する。そして、図２（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、Ａｕ膜１０４にアンテナエレメント３及び給電線４のパターニングを行い、Ａｕ膜１０４の不要な部分を除去する。さらに、図２（ｅ）に示すように、露出しているグラフェン膜１０３をＵＶ－オゾン処理により除去する。そして、図２（ｆ）に示すように、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、Ａｕ膜１０４に給電線４のパターニングを行い、アンテナエレメント３上のＡｕ膜１０４を除去して、マイクロ波帯アンテナ１が完成する。 After that, as shown in FIG. 2(c), an Au film 104 is evaporated onto the graphene film 103. Then, as shown in FIG. 2(d), the Au film 104 is patterned into the antenna element 3 and the power feed line 4 by photolithography and etching, and unnecessary portions of the Au film 104 are removed. Furthermore, as shown in FIG. 2(e), the exposed graphene film 103 is removed by UV-ozone treatment. Then, as shown in FIG. 2(f), the Au film 104 is patterned into the power feed line 4 by photolithography and etching, and the Au film 104 on the antenna element 3 is removed, completing the microwave band antenna 1.

以上のように構成されたマイクロ波帯アンテナ１によれば、アンテナエレメント３をグラフェンとしたので、ＩＴＯのようにレアメタルを用いることなく透明なアンテナエレメント３を実現することができる。また、グラフェンはＩＴＯと比較して可塑性に富んでいることから、平坦面だけでなく湾曲面にアンテナエレメント３を形成することも可能となる。さらに、基板２を可撓性を有する樹脂材料とした場合にも、アンテナエレメント３を基板２の変形に追従させることができ、アンテナ全体に可撓性を付与することができる。 According to the microwave band antenna 1 configured as described above, the antenna element 3 is made of graphene, so a transparent antenna element 3 can be realized without using a rare metal such as ITO. In addition, since graphene is more plastic than ITO, it is possible to form the antenna element 3 not only on a flat surface but also on a curved surface. Furthermore, even if the substrate 2 is made of a flexible resin material, the antenna element 3 can be made to follow the deformation of the substrate 2, and flexibility can be imparted to the entire antenna.

尚、前記実施形態においては、ダイポールアンテナとして構成したマイクロ波帯アンテナ１を示したが、アンテナエレメント３の形状、配置等を変更すれば、例えばモノポールアンテナ、ループアンテナ、ログペリオディックアンテナのようなダイポールアンテナ以外の線状アンテナとすることも可能である。さらには、例えばパッチアンテナのような平面アンテナとしてもよく、アンテナの種類は特に限定されるものではない。 In the above embodiment, the microwave antenna 1 is configured as a dipole antenna, but by changing the shape and arrangement of the antenna element 3, it is possible to configure a linear antenna other than a dipole antenna, such as a monopole antenna, a loop antenna, or a log periodic antenna. Furthermore, it may be a planar antenna such as a patch antenna, and the type of antenna is not particularly limited.

また、前記実施形態においては、基板２上に給電線４を形成したものを示したが、基板２上に給電線４を形成せずに、アンテナ外部から非接触でアンテナエレメント３に給電するよう構成してもよい。この場合、透明な基板２及び透明なアンテナエレメント３からなるマイクロ波帯アンテナ１を全体的に透明とすることができる。尚、給電線４が不透明であっても、給電線４を基板２の外縁付近に配置することによって、給電線４を目立たないようにすることは可能である。 In addition, in the above embodiment, the power feeder 4 is formed on the substrate 2, but the power feeder 4 may not be formed on the substrate 2 and the antenna element 3 may be configured to feed power from outside the antenna in a non-contact manner. In this case, the microwave band antenna 1 consisting of the transparent substrate 2 and the transparent antenna element 3 can be made transparent as a whole. Even if the power feeder 4 is opaque, it is possible to make the power feeder 4 less noticeable by arranging the power feeder 4 near the outer edge of the substrate 2.

また、前記実施形態においては、基板２上にアンテナエレメント３が形成されたものを示したが、基板２以外の基体にアンテナエレメント３を形成してマイクロ波帯アンテナ１とすることも可能である。さらに、基板２が透明であるものを示したが、基板２は不透明であってもよい。 In the above embodiment, the antenna element 3 is formed on the substrate 2, but it is also possible to form the antenna element 3 on a base other than the substrate 2 to form a microwave band antenna 1. Furthermore, although the substrate 2 is transparent, the substrate 2 may be opaque.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the invention according to the claims is not limited to the embodiments described above. It should be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.

実施例として実際に図１に示すマイクロ波帯アンテナ１を作製し、マイクロ波帯アンテナ１の入力電力に対する反射特性及び放射特性を測定した。 As an example, the microwave antenna 1 shown in Figure 1 was actually fabricated, and the reflection and radiation characteristics of the microwave antenna 1 with respect to the input power were measured.

マイクロ波帯アンテナ１の作製にあたり、まず、銅箔１０１上に単層のグラフェン膜１０３を化学気相成長法（ＣＶＤ法）により作製した。グラフェンの成長は、温度を１０００℃、圧力を１５００Ｐａとし、２ｓｃｃｍのＣＨ４ガス及び２０ｓｃｃｍのＨ２ガスを３０分流通させて行った。そして、このグラフェン膜１０３を、ポリメタルクリル酸メチルの支持層を用いて、石英ガラスの基板２上へ転写した。転写後のグラフェン膜１０３のラマンスペクトルを測定したところ、２ＤバンドとＧバンドの強度比が３．５であり、２Ｄバンドがローレンツ関数でフィッティング可能であったことから、単層のグラフェンであることが確認された。 In the manufacture of the microwave band antenna 1, first, a single-layer graphene film 103 was manufactured on a copper foil 101 by chemical vapor deposition (CVD). The graphene was grown at a temperature of 1000° C. and a pressure of 1500 Pa by flowing 2 sccm of CH 4 gas and 20 sccm of H 2 gas for 30 minutes. Then, this graphene film 103 was transferred onto a quartz glass substrate 2 using a support layer of polymethylmethacrylate. When the Raman spectrum of the graphene film 103 after the transfer was measured, the intensity ratio of the 2D band to the G band was 3.5, and the 2D band could be fitted with a Lorentzian function, so it was confirmed that it was a single-layer graphene.

続いて、電子ビーム蒸着法を用いて、グラフェン膜１０３上へ７００ｎｍのＡｕ膜１０４を形成した。そして、フォトリソグラフィによりＡｕ膜１０４にアンテナエレメント３及び給電線４のパターニングを行い、ＫＩ水溶液を用いて６０℃でＡｕ膜１０４のエッチングを行った。さらに、露出しているグラフェン膜１０３を、３００ｓｃｃｍのＯ２ガスを流通させて１２０℃でＵＶ－オゾン処理により除去した。そして、フォトリソグラフィによりＡｕ膜１０４に給電線４のパターニングを行い、ＫＩ水溶液を用いて６０℃でアンテナエレメント３上のＡｕ膜１０４を除去した。このように作製されたマイクロ波帯アンテナ１における、基板２上のグラフェンの存在領域をラマンイメージングにより確認したところ、設計上のアンテナエレメント３の領域とほぼ一致した。 Next, a 700 nm Au film 104 was formed on the graphene film 103 by using an electron beam deposition method. Then, the antenna element 3 and the power supply line 4 were patterned on the Au film 104 by photolithography, and the Au film 104 was etched at 60°C using a KI aqueous solution. Furthermore, the exposed graphene film 103 was removed by UV-ozone treatment at 120°C with 300 sccm of O2 gas flowing. Then, the Au film 104 was patterned to the power supply line 4 by photolithography, and the Au film 104 on the antenna element 3 was removed at 60°C using a KI aqueous solution. When the area of graphene on the substrate 2 in the microwave band antenna 1 thus fabricated was confirmed by Raman imaging, it was almost identical to the area of the antenna element 3 in the design.

具体的なアンテナエレメント３の寸法は、２つの直線部を含めた全体の長手方向寸法を１０．７ｍｍ、幅方向寸法を１．０ｍｍとした。また、給電部４のコプレーナ線部４１の特性インピーダンスは、５０Ωとした。 Specific dimensions of the antenna element 3 are 10.7 mm in the overall longitudinal direction including the two straight sections, and 1.0 mm in the width direction. The characteristic impedance of the coplanar line section 41 of the power supply section 4 is 50 Ω.

また、比較例として、図３に示すような、石英ガラスの基板２０２上のアンテナエレメント２０３にＡｕを使用したマイクロ波帯アンテナ２０１を作製した。図３に示すように、比較例のアンテナエレメント２０３のパターンは、実施例と同様に、２つの直線部２３１を有する。比較例の給電部２０４のパターンは、実施例と同様に、コプレーナ線部２４１と、コプレーナ線部２４１及びアンテナエレメント２０３を接続する伝送線部２４２と、を有する。アンテナエレメント２０３及び給電部２０４の材質は、Ａｕ／Ｃｒ（７００ｎｍ／５０ｎｍ）とし、電子ビーム蒸着法及び熱蒸着法を用いて作製した。 As a comparative example, a microwave band antenna 201 was fabricated using Au for the antenna element 203 on a quartz glass substrate 202, as shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the pattern of the antenna element 203 of the comparative example has two straight line portions 231, similar to the example. The pattern of the power supply portion 204 of the comparative example has a coplanar line portion 241 and a transmission line portion 242 connecting the coplanar line portion 241 and the antenna element 203, similar to the example. The material of the antenna element 203 and the power supply portion 204 was Au/Cr (700 nm/50 nm), and they were fabricated using electron beam evaporation and thermal evaporation.

図４は、実施例及び比較例の反射特性の測定結果を示すグラフである。図４では、横軸を周波数、縦軸を反射係数としている。具体的に、給電部４，２０４への入力電力を０．３２ｍＷとし、１００ＭＨｚから３０ＧＨｚの周波数で反射係数を測定した。 Figure 4 is a graph showing the measurement results of the reflection characteristics of the example and the comparative example. In Figure 4, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents reflection coefficient. Specifically, the input power to the power supply unit 4, 204 was set to 0.32 mW, and the reflection coefficient was measured at frequencies from 100 MHz to 30 GHz.

図４に示すように、実施例のアンテナでは、反射損失が最小となる動作周波数は２０．７ＧＨｚであることが確認された。尚、比較例のアンテナでは、動作周波数は９．２ＧＨｚであった。また、実施例においても比較例においても、動作周波数において－１０ｄＢを下回っていることから、９０％以上の電力が給電されていることが確認された。 As shown in Figure 4, it was confirmed that the operating frequency at which the return loss was minimal for the antenna of the embodiment was 20.7 GHz. For the antenna of the comparative example, the operating frequency was 9.2 GHz. In addition, in both the embodiment and the comparative example, it was confirmed that 90% or more of the power was being supplied, since the loss was below -10 dB at the operating frequency.

図５は、実施例の反射特性の測定結果に、実施例の放射特性の測定結果を重ねて示したグラフである。放射特性は、アンテナエレメント３に対して水平な主偏波と、垂直な交差偏波を別個に測定した。図５では、横軸を周波数、縦軸を反射係数及び透過係数としている。 Figure 5 is a graph showing the measurement results of the reflection characteristics of the example superimposed on the measurement results of the radiation characteristics of the example. The radiation characteristics were measured separately for the horizontal main polarization and the vertical cross polarization with respect to the antenna element 3. In Figure 5, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the reflection coefficient and the transmission coefficient.

図５に示すように、実施例のアンテナは、動作周波数帯における主偏波の放射量が他の周波数帯より比較的大きいため、アンテナからマイクロ波が放射されていることが理解される。特に、動作周波数帯において、主偏波の放射量は交差偏波と比べて約２０ｄＢ大きいため、アンテナがダイポールアンテナとして動作していることが示された。 As shown in Figure 5, the antenna of the embodiment has a relatively large amount of radiation of the main polarized wave in the operating frequency band compared to other frequency bands, so it can be understood that microwaves are radiated from the antenna. In particular, the amount of radiation of the main polarized wave is approximately 20 dB larger than the cross polarized wave in the operating frequency band, which indicates that the antenna is operating as a dipole antenna.

１ マイクロ波帯アンテナ
２ 基板
３ アンテナエレメント
４ 給電部
２１ 仮想線
３１ 直線部
４１ コプレーナ線部
４１ａ 信号線
４１ｂ 接地線
４２ 伝送線部
１０１ 銅箔
１０３ グラフェン膜
１０４ Ａｕ膜
２０１ マイクロ波帯アンテナ
２０２ 基板
２０３ アンテナエレメント
２０４ 給電部
２３１ 直線部
２４１ コプレーナ線部
２４２ 伝送線部 REFERENCE SIGNS LIST 1 Microwave band antenna 2 Substrate 3 Antenna element 4 Power supply section 21 Virtual line 31 Straight line section 41 Coplanar line section 41a Signal line 41b Ground line 42 Transmission line section 101 Copper foil 103 Graphene film 104 Au film 201 Microwave band antenna 202 Substrate 203 Antenna element 204 Power supply section 231 Straight line section 241 Coplanar line section 242 Transmission line section

Claims (3)

単層のグラフェン又は複数層に積層したグラフェンからなるアンテナエレメントと、導電材料を含む給電線と、が基体上に形成されるアンテナであって、
前記アンテナエレメント及び前記給電線は、前記基体上で隣接して形成され、
前記給電線は、グラフェンを含み、
前記アンテナエレメントの前記グラフェンと、前記給電線の前記グラフェンは、連続的に形成されているアンテナ。 An antenna including an antenna element made of a single layer of graphene or graphene laminated in multiple layers and a feeder line including a conductive material formed on a substrate,
the antenna element and the feed line are formed adjacent to each other on the substrate;
the power supply line includes graphene;
An antenna in which the graphene of the antenna element and the graphene of the feed line are continuously formed. 請求項１に記載のアンテナの製造方法であって、
パターンニング前のグラフェン膜を前記基体へ転写する工程と、
前記グラフェン膜上に前記導電材料を蒸着する工程と、
前記導電材料に前記アンテナエレメント及び前記給電線のパターニングを行い、前記導電材料における前記アンテナエレメント及び前記給電線以外の部分を除去する工程と、
前記導電材料から露出している前記グラフェン膜を除去する工程と、
前記導電材料に前記給電線のパターニングを行い、前記アンテナエレメント上の前記導電材料における前記給電線以外の部分を除去する工程と、を有するアンテナの製造方法。 A method for manufacturing the antenna according to claim 1, comprising the steps of:
transferring the unpatterned graphene film to the substrate;
depositing the conductive material on the graphene film;
a step of patterning the antenna element and the power feed line on the conductive material, and removing a portion of the conductive material other than the antenna element and the power feed line;
removing the graphene film exposed from the conductive material;
and patterning the conductive material with the feeder line, and removing a portion of the conductive material on the antenna element other than the feeder line. 前記グラフェン膜の前記基体への転写を、樹脂材料からなる支持層を用いて行う請求項２に記載のアンテナの製造方法。 The method for manufacturing an antenna according to claim 2, wherein the graphene film is transferred to the substrate using a support layer made of a resin material.
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