2022 Fiscal Year Annual Research Report
Wide Field Astronomical Survey by high Speed CMOS
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20H00181
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
宮崎 聡 国立天文台, ハワイ観測所, 教授 (20290885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 裕 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (10332165)
鎌田 有紀子 国立天文台, 先端技術センター, 技師 (10413973)
小宮山 裕 法政大学, 理工学部, 教授 (20370108)
大栗 真宗 千葉大学, 先進科学センター, 教授 (60598572)
川野元 聡 国立天文台, ハワイ観測所, 特任研究員 (90727398)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 天文学 / 天文観測機器 / ダークマター / CMOS / 半導体検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
すばる望遠鏡用に開発されたHyperSuprime-Cam(HSC)により、日本がこの分野を主導してきている。さらに国際競争力を高めるため、高速に読み出し可能なCMOSセンサー開発し、これまでのCCDでは不可能であった、短時間変動する天体探査を行い、天体観測の新しいフロンティアを開拓することが本研究の目的である。
本研究以前に行ってきた試作において、読み出し雑音2電子程度など、素子の電気的特性は概ね満足がいく試作品が完成しているものの、以下の3点が未解決のまま残されていた。(1)受光面内の量子効率の非一様性、(2)量子効率と電荷の広がりのトレードオフの最適化、(3)毎秒10フレーム読み出しを可能にする、読み出し回路の開発、である。研究初年度は(2)に取り組んだ。量子効率を改善するために単純にシリコンを厚くすると、光で生成された電子(光電子)が電極に到達する前に横方向に広がり、解像度が劣化する。劣化を防ぐためには、光電子をなるべく垂直方向に移動させる必要がある。基板のエピタキシャル層の厚さと濃度などを変更し、さらにイオン注入のチューニングなどで、横方向に電子が広がらないポテンシャルを作り出す必要がある。これらを工夫することによって、電荷の広がりをピクセルサイズの半分(3.8ミクロン)以下に抑えかつ、最大値で5%程度の量子効率増加を達成することができた。次年度と最終年度においては課題(1)及び(3)に取り組んだ。CMOSプロトタイプで問題になっていた量子効率の非一様性は、ウェハの薄型化が均一に行われていないことに起因していると考えられていた。研磨スピード、砥石回転スピード、研磨剤など、ウエハの研磨工程の改良を行うことで、従来±10%発生していた量子効率の ばらつきを±5%におさえることができた。また、マスクの設計を改良することで、毎秒10フレームの読み出しが可能になった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] The eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS)2023
Author(s)
Ota N.、Nguyen-Dang N. T.、Mitsuishi I.、Oguri M.、Klein M.、Okabe N.、Ramos-Ceja M. E.、Reiprich T. H.、Pacaud F.、Bulbul E.、Bruggen M.、Liu A.、Migkas K.、Chiu I.、Ghirardini V.、Grandis S.、Lin Y.-T.、Miyatake H.、Miyazaki S.、Sanders J. S.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 669
Pages: A110～A110
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS)2022
Author(s)
Klein M.、Oguri M.、Mohr J. J.、Grandis S.、Ghirardini V.、Liu T.、Liu A.、Bulbul E.、Wolf J.、Comparat J.、Ramos-Ceja M. E.、Buchner J.、Chiu I.、Clerc N.、Merloni A.、Miyatake H.、Miyazaki S.、Okabe N.、Ota N.、Pacaud F.、Salvato M.、Driver S. P.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 661
Pages: A4～A4
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Prime Focus Spectrograph (PFS) for the Subaru Telescope: its start of the last development phase2022
Author(s)
Tamura Naoyuki,,, Kamata Yukiko ,,, Kawanomoto Satoshi ,,, Miyazaki Satoshi ,,,
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Journal Title
SPIE
Volume: 12184
Pages: 10~18
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Cosmological inference from an emulator based halo model. II. Joint analysis of galaxy-galaxy weak lensing and galaxy clustering from HSC-Y1 and SDSS2022
Author(s)
Miyatake Hironao,,, Oguri Masamune,,, Komiyama Yutaka ,,, Miyazaki Satoshi ,,,
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Journal Title
Physical Review D
Volume: 106
Pages: NA
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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