2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of high-sensitive silicon image sensor in near-infrared region by plasmonic transmission with large angle
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22K18984
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
小野 篤史 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (20435639)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 表面プラズモン / イメージセンサ / 回折格子 / 近赤外 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，自動運転技術や通信技術，生体計測技術など，昨今重要視されている近赤外イメージセンサの分野において，シリコンイメージセンサの近赤外感度を大幅に向上する技術革新をもたらすことに挑戦する研究である.プラズモニクスと呼ばれる光学分野とイメージセンサの電子工学分野との融合を図ることにより課題解決に取り組む.
特に自動運転技術に用いられる光源波長940nmにおける吸収効率はわずか5%であり，シリコンイメージセンサの近赤外量子効率は極めて低い．本研究期間内の達成目標として，波長940nmにおけるシリコン吸収効率を可視光域と同等の50%以上となるよう劇的な感度向上を目指す．本研究目的達成されれば，低照度化，低消費電力化，高解像度化，高速化など現行に対して革新的技術をもたらすこととなり，車載センサ市場をはじめとしたセンサ分野への波及効果は計り知れない．
裏面照射型イメージセンサを考慮して解析し，プラズモニック回折によるシリコン層で光を閉じ込めるような機構を新たに考案した．これにより波長940nmにおいて吸収効率53.3%が得られることを解析により明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高い回折効率と回折角度による実効的な伝搬長の大幅な増長というだけでなく，このプラズモニック回折の発展系として，光をシリコン吸収層内に閉じ込めるような構造を新たに考案し，期間達成目標の50%以上の吸収効率を解析的に明らかにしたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
シリコンフォトダイオード上に電子線リソグラフィ法を駆使して銀回折格子構造を作製し，プラズモニック回折による感度向上を実証する．
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