Giga-second imaging leaded by pyrramid photoconductive layer

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18797
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Ando Taeko 立命館大学, 理工学部, 教授 (70335074)
• 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)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 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

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.

Free Research Field

MEMS加工技術とその応用展開

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．