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3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開

総括班

研究領域3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開
研究課題/領域番号 25109001
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

新井 康夫  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, 教授 (90167990)

研究分担者 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)
幅 淳二  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, 教授 (60180923)
連携研究者 坪山 透  高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (80188622)
川人 祥二  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40204763)
鶴 剛  京都大学, 理学研究科, 教授 (10243007)
粟津 邦男  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30324817)
岸本 俊二  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00195231)
和田 武彦  宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50312202)
初井 宇記  理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, チームリーダー (40332176)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
52,260千円 (直接経費: 40,200千円、間接経費: 12,060千円)
2017年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2016年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2015年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2014年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2013年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワードイメージング / 先端機能デバイス / 放射線 / 素粒子実験 / 粒子線 / X線 / 3次元半導体 / 量子線
研究成果の概要

本領域研究では、半導体を用いた量子イメージングセンサと読み出し集積回路を一体化したSOIピクセル検出器技術を開発し、素粒子・宇宙・放射光・質量分析等の分野に応用した。8つの計画研究班及び14の公募研究により、検出器開発が進むと共に、様々な科学実験への応用が行われた。
成果の例としては、荷電粒子の位置検出において世界で初めて1ミクロンを切る性能を示し、ノイズレベルを8電子にまで低下させる等の結果を得た。また大型センサを内蔵したカメラシステムを開発し、放射光実験に投入することも出来た。
本総括班は、これらの研究をまとめるとともに、各種研究会を主催し領域研究の運営を行なった。

報告書

(6件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 6件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 13件) 図書 (2件) 備考 (3件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] Institute of High Energy Physics(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] AGH University, Krakow/Institute of Nuclear Physics, Krakow(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] IFIN-HH(ルーマニア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of High Energy Physics(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] AGH University, Krakow/Institute of Nuclear Physics, Krakow(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of High Energy Physics(中国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] AGH University, Krakow/Institute of Nuclear Physics, Krakow(Poland)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of monolithic pixel detector with SOI technology for the ILC vertex detector2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada M.、Ono S.、Tsuboyama T.、Arai Y.、Haba J.、Ikegami Y.、Kurachi I.、Togawa M.、Mori T.、Aoyagi W.、Endo S.、Hara K.、Honda S.、Sekigawa D.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 13 号: 01 ページ: C01037-C01037

    • DOI

      10.1088/1748-0221/13/01/c01037

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance study of double SOI image sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi T.、Arai Y.、Fujita Y.、Hamasaki R.、Hara K.、Ikegami Y.、Kurachi I.、Nishimura R.、Ono S.、Tauchi K.、Tsuboyama T.、Yamada M.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 13 号: 02 ページ: C02005-C02005

    • DOI

      10.1088/1748-0221/13/02/c02005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Low-Noise X-ray Astronomical Silicon-On-Insulator Pixel Detector Using a Pinned Depleted Diode Structure2017

    • 著者名/発表者名
      Kamehama Hiroki、Kawahito Shoji、Shrestha Sumeet、Nakanishi Syunta、Yasutomi Keita、Takeda Ayaki、Tsuru Takeshi、Arai Yasuo
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 1 ページ: 27-27

    • DOI

      10.3390/s18010027

    • NAID

      120006501335

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Front-end electronics of double SOI imaging sensors2017

    • 著者名/発表者名
      Toshinobu Miyoshi et al.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 12 号: 02 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/02/c02004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synchrotron beam test of a photon counting pixel prototype based on Double-SOI technology2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, Y. Lu, R. Hashimoto, R. Nishimura, S. Kishimoto, Y. Arai and Q. Ouyang
    • 雑誌名

      J. of Instrumentation

      巻: 12 号: 01 ページ: C01037-C01037

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/01/c01037

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of a pulse counting type SOI pixel using synchrotron radiation2017

    • 著者名/発表者名
      R. Hashimoto, Y. Arai, N. Igarashi, R. Kumai, Y. Lu, T. Miyoshi, R. Nishimura, Q. Ouyang, Y. Zhou and S. Kishimoto
    • 雑誌名

      J. of Instrumentation

      巻: 12 号: 03 ページ: C03061-C03061

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/03/c03061

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of electron-tracking Compton imaging system with 30-um SOI pixel sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Yoshihara, K. Shimazoe, Y. Mizumachi, H. Takahashi, K. Kamada, A. Takeda, T. G. Tsuru, Y. Arai
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 12 号: 01 ページ: C01045-C01045

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/01/c01045

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance of the INTPIX6 SOI pixel detector2017

    • 著者名/発表者名
      Arai Y.、Bugiel Sz.、Dasgupta R.、Idzik M.、Kapusta P.、Kucewicz W.、Miyoshi T.、Turala M.
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 12 号: 01 ページ: C01028-C01028

    • DOI

      10.1088/1748-0221/12/01/c01028

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] SOI Monolithic Pixel Detector Technology2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tradeoff Between Low-Power Operation and Radiation Hardness of Fully Depleted SOI pMOSFET by Changing LDD Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Ikuo Kurachi, Kazuo Kobayashi, Marie Mochizuki, Masao Okihara, Hiroki Kasai,Takaki Hatsui, Kazuhiko Hara, Toshinobu Miyoshi, and Yasuo Arai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electron Devices

      巻: 63 ページ: 2293-2298

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of an X-ray Imaging system with SOI Pixel Detectors2016

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro NISHIMURA, Yasuo ARAI, Toshinobu MIYOSHI, Keiichi HIRANO, Shunji KISHIMOTO, Ryo HASHIMOTO
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      巻: 831 ページ: 49-54

    • DOI

      10.1016/j.nima.2016.04.036

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Advanced monolithic pixel sensors using SOI technology2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods A

      巻: 824 ページ: 439-442

    • DOI

      10.1016/j.nima.2015.11.109

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First results of a Double-SOI pixel chip for X-ray imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Yunpeng Lu, Qun Ouyang, Yasuo Arai, Yi Liu, Zhigang Wu, Yang Zhou
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      巻: 印刷中 ページ: 44-48

    • DOI

      10.1016/j.nima.2016.04.022

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of high resolution CMOS monolithic active pixel detector in SOI technology2015

    • 著者名/発表者名
      M.I. Ahmed, Y. Arai, S. Glab, M. Idzik, P. Kapusta, T. Miyoshi, A. Takeda and M. Turala
    • 雑誌名

      JINST 10 P05010

      巻: 10 号: 05 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1088/1748-0221/10/05/p05010

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D integration technology for sensor application using less than 5um-pitch gold cone-bump connection2015

    • 著者名/発表者名
      M.Motoyoshi, T.Miyoshi, M.Ikebe and Y.Arai
    • 雑誌名

      J. of Instrumentation

      巻: 10 号: 03 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1088/1748-0221/10/03/c03004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SOI Monolithic Pixel Detector2014

    • 著者名/発表者名
      Toshinobu Miyoshi, M.I. Ahmed, Yasuo Arai, Yowichi Fujita, Yukiko, Ikemoto, Ayaki Takeda, and Kazuya Tauchi
    • 雑誌名

      J. of Instrumentation

      巻: 9 号: 05 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1088/1748-0221/9/05/c05044

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of 3D stacking technology to SOI radiation image sensor2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai and M. Motoyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE Electrical Design of Advanced Packaging & Systems (EDAPS)

      巻: ISBN: 978-1-4799-2312-0 ページ: 5-8

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Monolithic pixel detectors with FD-SOI pixel process technology2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi, Y. Arai, et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth. A

      巻: 732 ページ: 530-534

    • DOI

      10.1016/j.nima.2013.06.029

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SOI技術を用いた放射線イメージセンサーの医学応用2013

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 雑誌名

      Jpn. J. Med. Phys.

      巻: 32 ページ: 119-124

    • NAID

      130003397836

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SOI X線ピクセル検出器開発プロジェクトの現状2018

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      放射光学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子線イメージセンサ用SOIモノリシックピクセル技術2018

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      映像情報メディア学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 積分型SOI放射線ピクセルセンサーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SOI ピクセルディテクタ用新型DAQシステムの開発現況について2017

    • 著者名/発表者名
      西村 龍太郎, 新井 康夫, 三好 敏喜, 平野 馨一, 岸本 俊二, 橋本 亮
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SOI monolithic pixel technology for radiation image sensor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      2017 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SOI Monolithic Pixel Detector Technology2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      International workshop on vertex detectors
    • 発表場所
      La Biodola, Isola d’Elba, ITALY
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2層SOIウエハを用いた放射線イメージセンサー2016

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学( 宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of SOI Pixel Detectors and their Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      International symposium on radiation instruments and users (ISRD2016)
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構( 茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-01-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First results of a Double-SOI pixel chip for X-ray imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Yunpeng Lu
    • 学会等名
      10th International Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking detectors (HSTD10)
    • 発表場所
      西安(中国)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a particle and radiation detector using the Silicon-On-Insulator technology2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      6th International Workshop on Electrostatic Storage Device
    • 発表場所
      理研( 埼玉県和光市)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Introduction of SOI Pixel Activities2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      International Workshop on SOI Pixel Detector (SOIPIX2015)
    • 発表場所
      片平さくらホール( 宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation image sensor with Silicon-On-Insulator technology2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      National Symposium on Particles, Detectors and Instrumentation
    • 発表場所
      Madurai, India
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SOI技術を用いた放射線2次元検出器2014

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      光波センシグ技術研究会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2014-12-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radiation image sensor with SOI technology2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      2nd Asian Image Sensors and Imaging Systems Symposium
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SOI技術を用いた放射線イメージング半導体検出器の開発2014

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      次世代画像入力ビジョンシステム部会定例会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lapis SOI Technology and Activities2014

    • 著者名/発表者名
      Y Arai
    • 学会等名
      Workshop on Active CMOS Pixel Sensors for Particle Tracking (CPIX14)
    • 発表場所
      Bonn, Germany
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Innovative pixel sensors with an SOI technology2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      日本物理学会年会, Japan-Korea Joint Symposium
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of 3D stacking technology to SOI radiation image sensor2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      IEEE Electrical Design of Advanced Packaging & Systems (EDAPS)
    • 発表場所
      Todaiji, Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation Test of SOI Monolithic Pixel Detectors with High-Speed Readout Electronics2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Radiation Imaging Detectors Using Soi Technology2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai and I. Kurachi
    • 総ページ数
      71
    • 出版者
      Morgan & Claypool Publisher
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Analog Electronics for Radiation Detection (Devices,Circuits, and Systems)2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai, Renato Turchetta (Editor)
    • 総ページ数
      306
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開

    • URL

      http://soipix.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [備考] SOI Pixel R&D

    • URL

      http://rd.kek.jp/project/soi/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] 3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開

    • URL

      http://soipix.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体装置2017

    • 発明者名
      新井康夫
    • 権利者名
      新井康夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-101258
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] RADIATION-DAMAGE-COMPENSATION-CIRCUIT AND SOI-MOSFET2016

    • 発明者名
      倉知郁生、新井康夫、山田美帆
    • 権利者名
      倉知郁生、新井康夫、山田美帆
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-10-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] Semiconductor Device and Method for Manufacturing Semiconductor Device2016

    • 発明者名
      新井康夫、葛西大樹、沖原将生
    • 権利者名
      新井康夫、葛西大樹、沖原将生
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-06-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法2013

    • 発明者名
      新井康夫
    • 権利者名
      新井康夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法2013

    • 発明者名
      葛西大樹、新井康夫
    • 権利者名
      葛西大樹、新井康夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-04-05
    • 取得年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] HSTD11 & SOIPIX20172017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Workshop on SOI Pixel Detector2015

    • 発表場所
      片平さくらホール( 宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2013-07-10   更新日: 2019-07-29  

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