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集積回路技術を活用した高時間・高空間分解アレイ型表面電荷密度分布センサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17656092
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東京大学

研究代表者

日高 邦彦  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (90181099)

研究分担者 熊田 亜紀子  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (20313009)
三田 吉郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (40323472)
松岡 成居  東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (10114646)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード静電容量型表面電位計 / MEMS / 帯電測定 / 信号変換集積回路 / サブミクロン / 沿面放電 / Lカーブ手法 / 正則化
研究概要

本研究は空間分解能が10μmに達する高分解電荷密度分布測定システムを開発することを目的とする。沿面放電現象を測定対象としている。本システムは、誘導型の表面電位計(測定プローブ)を沿面放電を進展させる絶縁物の裏側に埋め込む形をとる。測定プローブの出力を、(a)オシロスコープを用いて読み取るタイプのプロトタイプセンサおよび(b)c-MOSにより直読するタイプのセンサの開発を進めた。
まず、申請者によって提案された分解能評価手法を利用して、空間分解能が10μmとなるような測定システムの仕様を決定したその結果、分解能は沿面放電を進展させる誘電体厚みおよびプローブサイズの影饗を受け、空間分解能が10μmとなるには、少なくとも厚みを5μm以下、プローブ直径を3μm以下にするのが望ましいことがわかった。入手可能性を考慮し、沿面放電を這わせる誘電体としては厚み2μmのSiO2を選定した。なお、分解能評価手法をまとめて、2006年9月に西安で開催された気体放電とその応用国際会議において発表を行った。次に、厚み2μmのSio2膜上にドープシリコン製電極をLSI技術で配置し、立ち上がり100ns、10ms幅のパルス電圧を印加し、SiO2膜の耐電圧を測定した。その結果破壊電界は4MV/cmと文献値と比較しても妥当な値が得られた。
以上の結果を基に、プロトタイプセンサを設計し、本学武田先端知ビルのスーパークリーンルームで自作した。プロトタイプセンサは10μmの沿面ギャップ中に直径1μmの帯電測定プローブを3個;配置したもので、プローブ出力をオシロスコープにより測定する構造である。沿面放電現象を測定し!たところ、S/Nを向上させるには、(b)のタイプのセンサの開発が必要不可欠であることが判明した。最終的にc-MOS直読回路を実現できる設計仕様を完成するに至った。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] New Trend in High Voltage Measurement2007

    • 著者名/発表者名
      Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka
    • 雑誌名

      Proceedings of 2007 COE Symposium on Advanced Electronics for Future Generations

      ページ: 397-402

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] SOIウェハ上における沿面放電現象2007

    • 著者名/発表者名
      林純也, 安井遼, 熊田亜紀子, 日高邦彦, 三田吉朗
    • 雑誌名

      平成19年電気学会全国大会論文集 Vol. 1

      ページ: 79-79

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] GISモデルスペーサの直流電界下での帯電特性2007

    • 著者名/発表者名
      田中大樹, 林純也, 松岡成居, 熊田亜紀子, 日高邦彦
    • 雑誌名

      平成19年電気学会全国大会論文集 Vol. 2

      ページ: 91-92

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Propagation Characteristics of a Positive Surface Streamer2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko kumada, Yoshinori Fukuda, Yoshibumi Kamada, Kunihiko Hidaka
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Vol. 1 No. 1

      ページ: 95-103

    • NAID

      10025770879

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Charge Measuring System of Surface Discharge With High Spatial Resolution2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka
    • 雑誌名

      Proceedings of the XVI International Conference on Gas Discharge and their Applications Vo. 2

      ページ: 673-676

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大気中正極性ストリーマの電荷・電位分布モデルの検討2006

    • 著者名/発表者名
      高橋功, 福田吉紀, 熊田亜紀子, 日高邦彦
    • 雑誌名

      2006年放電学会年次大会講演論文集 Vol. 1

      ページ: 19-20

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Propagation Characteristics of Positive Surface Streamer2006

    • 著者名/発表者名
      A.Kumada, Y.Fukuda, Y.Kamada, K.Hidaka
    • 雑誌名

      電気学会論文誌-共通英文誌 (掲載予定)

    • NAID

      10025770879

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 急峻方形波高電圧を用いたCF_3I-N_2、CF_3I-Air混合ガス中V-t特性の測定2005

    • 著者名/発表者名
      豊田裕之, 松岡成居, 日高邦彦
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A Vol.125-A, No.5

      ページ: 409-414

    • NAID

      10015518574

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanosecond Electrical Discharge Development in SF_6-N_2 Gas Mixtures2005

    • 著者名/発表者名
      T.Mizobuchi, H.Toyota, S.Matsuoka, A.Kumada, K.Hidaka
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A Vol.125, No.8

      ページ: 629-635

    • NAID

      10016615713

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Influences of probe geometry and experimental errors on spatial resolution of surface charge measurement with electrostatic probe2005

    • 著者名/発表者名
      A.Kumada, S.Okabe, K.Hidaka
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Dielectrics and electrical insulation Vol.10, No.6

      ページ: 1172-1181

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 帯電電荷密度分布の高空間分解測定に向けて2005

    • 著者名/発表者名
      熊田亜紀子
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A Vol.125-A, No.4

      ページ: 281-286

    • NAID

      10015576737

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロギャップにおける二次電子放出機構と形成時間遅れ

    • 著者名/発表者名
      仁田工美, 千葉正邦, 松岡成居, 日高邦彦
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A (掲載予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] エネルギー・環境キーワード辞典(社)日本エネルギー学会編2005

    • 著者名/発表者名
      小島紀徳, 日高邦彦ほか
    • 総ページ数
      480
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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