| 研究課題/領域番号 |
17H04921
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| 研究種目 |
若手研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
黒田 理人 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40581294)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2018年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2017年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | 電子デバイス・機器 / センシングデバイス / 撮像素子 / 吸光イメージング |
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| 研究成果の概要 |
画素当たり1億個超の飽和電荷数と線形応答を有し、強い光の中から微小な光量変化を高感度・高速に計量するイメージセンサ技術創出を目指して、高容量密度と低リーク電流を両立する画素内光電荷蓄積キャパシタ形成技術と、蓄積光電荷の上澄みレベルの高精度信号検出技術の研究を行った。試作チップで190～1100nmの広波長帯域、2430万個の飽和電荷数、71dBのSNRを得た。フレーム平均化により1億個超の飽和電荷数相当の80dBのSNRがリアルタイム撮像で達成できることを示した。吸光イメージングにより、サブppmのオゾン水やアセトン、半導体製造用ガス、グルコース等の2次元微量濃度分布を非破壊で可視化した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、2次元画素アレイを有するイメージセンサにおいてこれまで取り組まれていなかった強い光の中から微小な光量差を検出する機能実現に挑戦し、70dBを超えるSNRといったこれまでにない撮像性能を実証した。その結果、今まで見えなかった無色透明な液体、ガスの微量な2次元濃度分布の可視化・濃度計量を可能とする高精度な2次元吸光イメージングを実証し、医療、食品、農業、環境分野での活用が大いに期待される。本研究の成果はX線センサ等の高飽和性能が要されるイメージセンサの性能を飛躍的に向上させることが出来る。これらは新しい計測技術の創出や新たな学理の発見、新規産業創出の貢献に資する。
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