| 研究課題/領域番号 |
19H02204
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
下ノ村 和弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (80397679)
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| 研究分担者 |
江藤 剛治 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (20088412)
安藤 妙子 立命館大学, 理工学部, 教授 (70335074)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
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| キーワード | 超高速撮像 / 撮像素子 / マルチ電荷収集ゲート撮像素子 / マルチ電荷収集ゲート構造 / シリコン撮像素子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超高速撮像素子は，蛍光寿命や飛行時間計測に基づく時間計測型先端分析機器を，面的に同時に時間計測できる時空間計測型へと革新する．FLIMやDPSPでは，蛍光の減衰特性を利用して特定の分子の存在や環境を測定する．TOF-MSではイオンの質量による飛行速度差で分子を分別する．多くは1ns以下の時間分解能を必要とする．また，大型加速器を使った高時間分解能のX線や中性子撮影の気運が世界中で高まっており，産業応用も視野に入れた超高速連続X線撮像技術が求められている．
本研究は，これらの背景とこれまでの研究成果に基づいて，開口率100％で時間分解能100psの超高速撮像素子を開発することを目指している．
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| 研究成果の概要 |
これまでに裏面照射マルチ電荷収集ゲート撮像素子を提案し，100Mfps（時間分解能10ns）の超高速撮像素子を開発した．本研究では，画素内電荷収集ゲートを分岐させるブランチング構造を提案し，これにレジスティブゲートを採用することで，時間分解能に寄与する画素中央部での水平混合を抑制できることを示した．さらに，シリコンよりも吸収係数が大きい光電変換材料としてゲルマニウムを用いることで，光電変換層における時間分解能が大きく向上できることをシミュレーションにより示した．これらの要素を併用することで，時間分解能100 psを実現できる見通しが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
撮像素子の理論的限界時間分解能を示し，それに迫るための要素技術を提案した．超高速撮像素子は，蛍光寿命計測や飛行時間計測のような時間計測型の先端分析機器を時空間計測型へと進化させ，FLIM（蛍光寿命顕微法）やDPSP（ダイナミック感圧塗料計測），TOF-MS（飛行時間型質量分析）などの発展に寄与する．
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