evelopment of Cryogenic Readout Electronics for Superconducting

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18206042
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: MATSUO Hiroshi National Astronomical Observatory of Japan, 先端技術センター, 准教授 (90192749)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NAGATA Hirohisa 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 研究員 (20399299) ; FUJIWARA Mikio 情報通信研究機構, 基礎先端部門, 主任研究員 (70359066) ; IKEDA Hirokazu 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (10132680) ; HIBI Yasunori 国立天文台, 先端技術センター, 研究員 (00377970)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): IKEDA Hirokazu 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (10132680)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: テラヘルツ / 極低温回路 / 集積回路 / GaAs半導体 / 超伝導検出器

Research Abstract

超伝導テラヘルツカメラの極低温電子回路として、ガリウム砒素半導体の接合型電界効果トランジスタ(GaAs-JFET)を用いた極低温で動作する集積回路を開発した。GaAs-JFET極低温電子回路は、積分型アンプ、マルチプレクサ、およびシフトレジスタの各集積回路から構成され、32チャンネルのマルチチップモジュールを構成することで、1000素子規模の超伝導テラヘルツカメラの読み出しに用いることができる。

Research Products

• [Journal Article] GaAs cryogenic readout electronics for high impedance detector arrays for far-infrared and submillimeter wavelength region (2008)
  • Author(s): Nagata, H., Matsuo, H., Hibi, Y., Kobayashi, J., Nakahashi, M., Ikeda, H., Fujiwara, M.
  • Journal Title: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.12.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cryogenic multiplexer and shift register for submillimeter-wave digital camera (2008)
  • Author(s): Hibi, Y., Matsuo, H., Arai, H., Nagata, H., Ikeda, H., Fujiwara, M.,
  • Journal Title: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.11.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical control of low frequency noise behavior in cryogenic GaAs junction field effect transistor (2008)
  • Author(s): Fujiwara, M., Sasaki, M., Nagata, H., Matsuo, H.
  • Journal Title: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.12.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical reduction of low frequency noise in cryogenic GaAs junction field effect transistor (2008)
  • Author(s): Fujiwara, M., Nagata, H., Matsuo, H., Sasaki, M.
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 93, 043503 Pages: 3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] System design of submillimeter-wave imaging array SISCAM (2008)
  • Author(s): Matsuo, H.; Hibi, Y.; Nagata, H.; Nakahashi, M.; Murakoshi, Y.; Arai, H.; Ariyoshi, S.; Otani, C.; Ikeda, H.; Fujiwara, M.
  • Journal Title: SPIE 7020, 702015 Pages: 9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of cryogenic GaAs AC-coupled CTIA readout for farinfrared and submillimeter detectors (2008)
  • Author(s): Nagata, H.; Kobayashi, J.; Matsuo, H.; Hibi, Y.; Nakahashi, M.; Ikeda, H.; Fujiwara, M.
  • Journal Title: SPIE 7020, 70202Q Pages: 10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Realization of submillimeter-wave imaging array with superconducting direct detectors (2008)
  • Author(s): Matsuo, H., Mori, Y., Murakoshi, Y., Ariyoshi, S., Ezawa, H., Hibi, Y., Kobayashi, J., Nagata, H., Nakahashi, M., Otani, C.
  • Journal Title: J. Low Temp. Phys. 151 Pages: 304-309
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of cryogenic readout circuits with n-type GaAs-JFETs for low temperature detectors (2008)
  • Author(s): Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Nakahashi, M., Kobayashi, K., Ikeda, H., Fujiwara, M.
  • Journal Title: J. Low Temp. Phys. Pages: 1022-1027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance of SIS photon detectors for superconductive imaging submillimeter-wave camera (SISCAM) (2006)
  • Author(s): Matsuo, H., Nagata, H., Mori, Y., Kobayashi, J., Okaniwa, T., Yamakura, T., Otani, C., Ariyoshi, S.
  • Journal Title: SPIE 6275, 627504 Pages: 9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of superconductive imaging submillimeter-wave camera with nine detector elements (SISCAM-9) (2006)
  • Author(s): Mori, Y., Okaniwa, T., Nakahashi, M., Ariyoshi, S., Otani, C., Sato, H., Matsuo, H.
  • Journal Title: SPIE 6275, 627523 Pages: 12
• [Journal Article] Progress on GaAs cryogenic readout circuits for SISCAM (2006)
  • Author(s): Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Fujiwara, M.
  • Journal Title: SPIE 6275, 627527 Pages: 10
• [Journal Article] Future prospects of superconducting direct detectors in terahertz frequency range (2006)
  • Author(s): Matsuo, H.
  • Journal Title: Nucl. Instr. And Meth. A 559 Pages: 748-750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cryogenic Readout Integrated Circuits for Submillimeter-wave Camera (2006)
  • Author(s): Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Akiba, M., Fujiwara, M.
  • Journal Title: Nucl. Instr. And Meth. A 559 Pages: 823-825
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超伝導テラヘルツカメラを実現するn型ガリウム砒素電界効果トランジスタを用いた極低温電子回路の開発 (2009)
  • Author(s): 松尾宏
  • Organizer: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学 筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 赤外光による極低温動作トランジスタの低雑音化 (2009)
  • Author(s): 藤原幹生
  • Organizer: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学 筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 将来の飛翔体搭載を見据えたテラヘルツ波デジタルカメラのための極低温電子回路システムの現状 (2009)
  • Author(s): 日比康詞
  • Organizer: 日本天文学会2009年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] 超高感度テラヘルツカメラ用極低温電子回路の開発 (2009)
  • Author(s): 永田洋久
  • Organizer: 電子情報通信学会2009総合大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(愛媛県松山市)
  • Year and Date: 2009-03-20
• [Presentation] 高感度テラヘルツカメラ用GaAs-JFET極低温読み出し回路の開発 (2008)
  • Author(s): 永田洋久
  • Organizer: 第55回応用物理学関連連合講演会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部 船橋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] テラヘルツ波デジタルカメラのための極低温電子回路システム (2008)
  • Author(s): 日比康詞
  • Organizer: 日本天文学会2008年春季年会
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
  • Year and Date: 2008-03-25
• [Presentation] 電波天文へのミリ波・テラヘルツ波応用(招待講演) (2008)
  • Author(s): 松尾宏
  • Organizer: 電子情報通信学会2008年総合大会 チュートリアルセッション「ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システムの進展」
  • Place of Presentation: 北九州学術研究都市(福岡県北九州市)
  • Year and Date: 2008-03-19
• [Presentation] 北九州学術研究都市(福岡県北九州市) (2007)
  • Author(s): 松尾宏
  • Organizer: 日本天文学会2007年秋季年会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜県岐阜市)
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] SISフォトン検出器によるテラヘルツ帯天体観測(招待講演) (2007)
  • Author(s): 松尾宏
  • Organizer: 第54回応用物理学関係連合講演会シンポジウム「超伝導検出器による電磁波-X線-生体分子分光計測技術の展望」
  • Place of Presentation: 青山学院大学 相模原キャンパス
  • Year and Date: 2007-03-28
• [Presentation] ASTE搭載サブミリ波カメラ極低温電子回路の開発 (2006)
  • Author(s): 永田洋久
  • Organizer: 日本天文学会2006年秋季年会
  • Place of Presentation: 九州国際大学(福岡県北九州市)
  • Year and Date: 2006-09-19
• [Remarks] 招待講演「天体観測を目的としたテラヘルツ帯イメージング技術」、松尾宏、平成19年度日本分光学会テラヘルツ部会シンポジウム 2007年11月22日、IPC生産性国際交流センター(神奈川県葉山町)
• [Remarks] 招待講演"Submillimeter-wave Camera using SIS Photon Detectors"Matsuo, H. et al., IRMMW-THz2006 2006年9月18日、上海(中国)
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://thz-www.mtk.nao.ac.jp/ja/top/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光を用いた極低温動作トランジスタの雑音低減方法 (2009)
  • Inventor(s): 藤原幹生、佐々木雅英、松尾宏、永田洋久
  • Industrial Property Rights Holder: 情報通信研究機構、自然科学研究機構
  • Industrial Property Number: 特許権, 12/406,297
  • Filing Date: 2009-03-18
  • Overseas