| Project/Area Number |
22K18797
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
Ando Taeko 立命館大学, 理工学部, 教授 (70335074)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤野 憲太郎 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90409376)
小林 大造 立命館大学, 理工学部, 教授 (20557433)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 超高速イメージセンサ / ピラミッド光電変換層 / Ge-in-Si / 結晶方位依存性 / シリコン / ゲルマニウム / エピタキシャル / イメージセンサ / 光電変換 / ピラミッド構造 / 裏面照射 / 超高速撮影 / ピラミッドPD |
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| Outline of Research at the Start |
シリコンイメージセンサの理論的限界時間分解能は11.1 ps（約1千億枚／秒）である．逆ピラミッド構造をもつシリコンフォトダイオード(PD)により開口率100%で上記の理論分解能に迫る100 ps（100億枚／秒）を達成することができる．さらにPDのシリコンをゲルマニウムで置換すると10 ps以下を達成できる．本研究ではシリコンとゲルマニウムに対してプロトタイプPDを試作，評価し，提案の実証に挑戦する．
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| Outline of Final Research Achievements |
The inverted pyramid structure is an effective structure for transferring signal electrons from the photoelectric conversion unit to the processing circuit at the fastest speed, aiming at the realization of ultra high-speed imaging devices. In this study, typical silicon wet-etching techniques were applied to fabricate Ge-in-Si pyramid structures. Furthermore, we developed an efficient method to fabricate a Ge-in-Si pyramid structure by leaving an oxide film for insulation at the Si/Ge sidewall interface. Epitaxial growth of Ge was applied to the fabricated structure, and the structure of PD for high-speed imaging was realized.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は撮像デバイスの開発として以下の3点で特徴がある．1) 速度：撮影速度の理論的限界に挑戦することにより最高速度を得るための基幹技術を開拓する．2) 用途：高速イメージングを伴う科学計測技術に革命的変革を起こす．すなわちこの速度のカメラの用途は高速撮影だけでなく先端計測技術のセンサとしての用途が重要である．代表的な測定法としてImaging TOF MS，Imaging SIMS，高精細LiDAR計測等がある．3) 難度：斬新な構造に伴う高い技術障壁の克服が必要であり，単純な微細化などで解決するものではない．
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