第 2 单元:静态场中绝缘体的介电特性:极化和介电常数、非原子气体介电常数的原子解释、非原子气体介电常数的定性分析、多原子分子的定性和定量介电常数、固体和液体中的内部场、固体的电常数、铁电材料的一些特性、自发极化压电性。
在接近太赫兹频率下工作的下一代无线通信系统中,具有尽可能低的介电常数和损耗因子的电介质基板变得至关重要。在本文中,我们采用模板辅助溶胶-凝胶法合成了高度多孔(98.9% ± 0.1%)和轻质二氧化硅泡沫(0.025 ± 0.005 g/cm 3 ),它们具有极低的相对介电常数(300 GHz 时 ε r = 1.018 ± 0.003)和相应的损耗因子(300 GHz 时 tan δ < 3 × 10 −4)。在泡沫板上浸涂一层纤维素纳米纤维薄膜后,可获得足够光滑的表面,在此表面上可方便地沉积对电子和电信设备应用很重要的导电金属平面薄膜。在这里,银薄膜的微图案通过荫罩溅射到基板上,以展示双开口环谐振器超材料结构作为在亚太赫兹波段工作的射频滤波器。
1. 引言近年来,OLED 技术的巨大进步 [1,2,3] 和有机光伏 (OPV) 的迅猛发展证明了有机电子器件的工业和商业潜力。有报道称,体异质结设计中的经典有机光伏器件的效率接近 20%,而钙钛矿的效率甚至超过了这个值。这些里程碑式的进步使得此类发展如今既适用于小规模也适用于大规模应用 [4,5]。尽管如此,尽管最近电子器件和传感器取得了令人瞩目的进步,但下一代 OLED、太阳能电池和印刷电路(基于有机场效应晶体管 (OFET))的制造在寻找新型更高性能半导体、基板和封装材料、电介质和加工条件 [6–11] 等方面仍面临挑战。有机材料在 RF 范围内(即兆赫甚至更高频率)在空气中的稳定运行将支持许多能够与硅基 CMOS 电路竞争的新技术的开发 [8,12–18]。当这些新型电子元件与生物传感元件相结合时,将为开发一次性诊断和药物输送技术开辟可能性[19–29]。
高频信号传输,低介电常数(D K)和低介电损耗因子(D F)的替代品以取代传统的二氧化硅材料。4 - 6聚酰亚胺(PI)通常被评为合适的候选者,因为其低分子极化性以及出色的热,机械和化学耐药性特征,并且在电信和微电子工业中表现出了理想的前景。7当前,低二型聚合物材料的结构和组成设计主要集中于结构修饰,改进材料制造过程和复合修饰。常规PI的固有介电常数位于约3.5中,但是,通常需要较低的值以最大程度地减少超大尺度集成电路,高频通信天线基板和毫米波雷达的层间介电信号传输的功率耗散和延迟。8 - 11通过减少主链上酰亚胺基团之间的极化,已经研究了许多方法来减少介电常数和PI的介电损失。12 PI聚合物的分子结构在其介电特性中起主要作用。固有偶极矩和
本文首次提出了一项实证研究,该研究表明在分析各种浓度的水溶液溶液的介电常数(介电常数)时考虑温度的重要性。介电性是研究人员研究的参数,作为无创测量葡萄糖而无需抽血的生物标志物。这项技术的开发将使个性化的医疗保健DI不可知论者可以监测和预防糖尿病。由于血液中的人类葡萄糖水平在每分少数几毫克的范围内有所不同,因此估计葡萄糖的这种较小变化将需要高度准确且可重复的传感技术。电磁(EM)波,特别是在微波炉和Terahertz频率范围内,在检测血浆电性能的变化方面已显示出与葡萄糖浓度相关时的变化。但是,重要的是要注意,尽管该技术表现出了承诺,但仍处于研发阶段。这里显示体温可以影响血糖测量的准确性。在各种TEM周期下使用不同的葡萄糖浓度溶液进行的实验,并研究了葡萄糖的复杂介电常数在从400 MHz到11 GHz的较大频率范围内进行了研究。热能的升高通常会导致水(如水)振动并旋转旋转偶极子对电场的比对,从而降低其介电性。分析表达的精度在实验上显示为99%。经验结果表明,对于葡萄糖水溶液,介电性随温度从16℃至37°C的升高而增加。这归因于水的极性和葡萄糖分子的极性,随着热能的增加而变得更加明显。基于实验结果,得出了精确的分析表达,以考虑水葡萄糖溶液的温度。研究结果应使基于电磁传感技术的准确非浸润性葡萄糖监测设备的设计设计。
摘要:将苯并环丁烯改性倍半硅氧烷(BCB-POSS)和二乙烯基四甲基二硅氧烷-双苯并环丁烯(DVS-BCB)预聚物分别引入到由1-甲基-1-(4-苯并环丁烯基)硅环丁烷(4-MSCBBCB)和1-甲基-1-苯基硅环丁烷(1-MPSCB)聚合而成的含苯并环丁烯(BCB)单元的基质树脂P(4-MB-co-1-MP)中,制备出低介电常数(低k)硅氧烷/碳硅烷杂化苯并环丁烯树脂复合材料P(4-MB-co-1-MP)/BCB-POSS和P(4-MB-co-1-MP)/DVS-BCB。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)研究了复合材料的固化过程。利用阻抗分析仪和热重分析仪(TGA)研究了不同比例的BCB-POSS和DVS-BCB对复合材料介电性能和耐热性的影响。复合材料的热固化可以通过BCB-POSS或DVS-BCB的BCB四元环与P(4-MB-co-1-MP)的BCB四元环的开环聚合(ROP)进行。随着BCB-POSS比例增加至30%,P(4-MB-co-1-MP)/BCB-POSS复合材料的5%热失重温度(T 5% )明显升高,但由于POSS中引入了纳米孔,介电常数(k)降低。对于P(4-MB-co-1-MP)/DVS-BCB复合材料,随着DVS-BCB比例的增加,T 5%和k略有升高。以上结果表明,BCB-POSS 比传统填料具有优势,可同时提高热稳定性并降低 k。
摘要:高κ电介质是介电常数高于二氧化硅的绝缘材料。这些材料已经在微电子领域得到应用,主要用作硅 (Si) 技术的栅极绝缘体或钝化层。然而,自过去十年以来,随着宽带隙 (WBG) 半导体的广泛引入,如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN),后硅时代开始了,这为高κ材料在这些新兴技术中的应用开辟了新的前景。在此背景下,铝和铪的氧化物(即 Al 2 O 3 、HfO 2 )和一些稀土氧化物(例如 CeO 2 、Gd 2 O 3 、Sc 2 O 3 )是有前途的高κ二元氧化物,可用作基于 SiC 和 GaN 的下一代大功率和高频晶体管的栅极介电层。本综述论文概述了用于后硅电子器件的高介电常数二元氧化物薄膜。特别地,重点关注通过原子层沉积在 WBG 半导体(碳化硅和氮化镓)上生长的高 κ 二元氧化物,无论是非晶态还是晶体膜。讨论了沉积模式和沉积前或沉积后处理的影响。此外,还介绍了这些薄膜的介电行为,并报告了一些应用于 SiC 和 GaN 晶体管的高 κ 二元氧化物的示例。强调了这些技术的潜在优势和当前的局限性。
摘要:采用固相合成、研磨、压制和烧结工艺制备了含有堇青石、莫来石、SiO 2 玻璃和 SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 - BaO-ZrO 2 玻璃的玻璃陶瓷复合材料。使用加热显微镜、差示热分析、热重法、扫描电子显微镜、能量色散光谱、X 射线衍射分析、阻抗谱、透射法和时域光谱 (TDS) 检查了 Hz-MHz、GHz 和 THz 范围内的热行为、微观结构、成分和介电性能。获得的基板表现出 4.0-4.8 的低介电常数。自发形成的封闭孔隙取决于烧结条件,被认为是降低有效介电常数的一个因素。
式中,T d 表示信号延迟,K为系数,DK表示介质材料的介电常数。可以看出,材料的介电常数越低,信号延迟越低,信号保真度越高。因此,在第五代通信技术深入发展的背景下,使用低k材料成为降低信号滞后时间的有效途径。一般在微电子领域常用的介质材料都是介电常数相对较低的材料。低介电材料是指介电常数高于空气(1)而低于二氧化硅(3.9)的材料,其值范围在1~3.9之间。低介电聚合物材料因具有易加工、热稳定性、电绝缘性等优点,被广泛应用于电子电工、电子集成、印刷电路板、通讯材料等领域。目前已知聚四氟乙烯(PTFE)[6, 7]、液晶聚合物(LCP)[8 – 10]、聚酰亚胺(PI)[11 – 14]等已广泛应用于电路板基材,环氧树脂、氰酸酯树脂等也作为优良的胶粘剂广泛用于电子设备的封装材料[15 – 17]。图1为环氧树脂、氰酸酯树脂和聚四氟乙烯的介电性能。
a)应向其通信的作者:ll886@cornell.edu摘要用于毫米波电源应用,GAN高电子移动晶体管(HEMTS)通常在高纯度半胰岛的C轴c-轴4H-SIC 4H-SIC substrate上表现出现。对于这些各向异性六边形材料,微带和共浮标互连的设计和建模都需要详细了解普通介电常数ε⊥和非凡的介电常数ε||分别垂直于c轴。但是,常规的介电特性技术使得很难测量ε||单独或分开ε||来自ε⊥。结果,ε||几乎没有数据,特别是在毫米波频率下。这项工作演示了表征ε||的技术使用底物集成的波导(SIWS)或SIW谐振器的4H SIC。测得的ε||从110 GHz到170 GHz的七个SIW和11个谐振器中,在10.2的±1%以内。因为可以将SIW和谐振器与Hemts和其他设备一起在相同的SIC基板上制造,因此可以在磁力上方便地测量它们,以进行精确的材料磁盘相关性。这种介电常数技术可以扩展到其他频率,材料和方向。高纯度半胰岛六轴六边形4H SIC 1通常用作通过微带传输线(微一起)或接地的Coplanar saveguides(GCPWS)相互连接的毫米波GAN高电动型晶体管(HEMTS)的底物。1)。尽管“静态”ε⊥和ε||这需要精确了解SIC在毫米波频率下的电渗透率,以准确预测沿传输线的波浪的传播延迟和衰减。例如,在微带或GCPW上行进的准电磁(准TEM)波由普通介电常数ε⊥和非凡的介电常数ε||控制。分别垂直和平行于C轴(图