2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K04727
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
三好 敏喜 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (20470015)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 半導体検出器 / X線検出器 / SOI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、１ピクセル内に複数の電荷保持領域を持たせて、不感時間なく連続測定が可能な、ワンチップ型のピクセル検出器を開発して、次世代ピクセル検出器として実用化できるレベルに持って行くことである。具体的には、(1)CMOS回路の性能を向上させるSOI(Silicon-on-insulator)技術を用いて、ピクセル内に高速処理回路を形成する。(2)SOI支持基板にセンサを形成させて、センサと回路が一体になったワンチップ型の検出器を作る。(3)不感時間をなくすために、ピクセル内に複数の電荷保持領域を形成する。(4)放射線耐性を持たせるために2重SOIウエハを用いる。平成27年度は、これまでに試作した同様のセンサチップを用いて各種評価試験を行った。当初は2重SOIウエハのタイプはn型であったが、近年p型を使用するようになったので、n型,p型両センサについて放射線耐性試験及び回路のクロストーク試験、電荷収集効率に関する評価試験を行った。2重SOIセンサ及び回路試験チップを用いた試験では、2つのうち中間SOI層の電位を制御することで、1Mrad以上の放射線耐性が得られることを確認した。また新たな知見として、初段増幅回路の寄生容量を、2重SOIウエハを用いることで低減できることも分かった。複数の電荷保持領域を配置する場合には、2重SOIウエハ使用によるクロストーク抑制効果も重要であることが分かってきた。これら試験結果を考慮し、平成28年度前期に第1次試作を行うセンサチップの設計を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
チップ試作は、国内外、複数の研究者から複数のデザインを持ち寄る相乗りプロセスにより行っている。1回目の相乗りプロセスのスケジュールが、当初の2015年度末から2016年6月に変更になったので、製作スケジュールが半年遅れた。そのため、2回目の試作スケジュールも翌年度にずれ込む。すなわち、2016年度末から2017年6月に変更予定であるが、元々半年遅れも想定して研究計画を考えていたので、本研究期間内に目標を達成する見込みには何も変わりはない。また、すでに本研究課題に関係する試作チップは何種類か保有している。これらは単一読み出しであるが、本研究課題に関係する評価試験を行うことができ、新たな知見が得られるものと期待される。違いは2重読み出し構造であることのみであり、本研究課題遂行に重要な新構造については新しく作る試作チップを用いて評価を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では相乗りプロセスによる試作を行っている。共同研究者に似たような課題に取り組む研究者がいるので、共同研究者と十分に情報交換して議論を重ねることで、本研究課題の目標を達成できるように課題に取り組む。すでに、当初の研究計画段階ではわからなかった新たな知見も共同研究者間では得られているので、これらの知見を考慮し試作を進める予定である。また、世界で本申請課題に関係する検出器開発をリードしているのは欧米の研究所であり、トレンドの変化が激しい。国際会議で最新の成果を見聞きし今後の動向について議論することが実用化に向けてとても重要であるので、国内外の国際会議には積極的に参加し最新の情報を得ることに努める。
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| Causes of Carryover |
相乗りプロセスの予定が2015年度末から2016年6月に変更になったので、チップ試作費用が次年度に繰り越しになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試作が2016年6月に変更になったので、繰り越し額はすべて当初の予定通り試作費に使用する。
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