完全空乏型SOI技術を用いたテラヘルツ帯高感度センサー用極低温LSIの開発

• 研究課題/領域番号: 21760321
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 永田 洋久 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 研究員 (20399299)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2009年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 赤外線天文学 / 極低温読み出し回路 / 光伝導型検出器 / 完全空乏型SOI-CMOS / テラヘルツ / 高感度計測 / 科学衛星

研究概要

高感度遠赤外線半導体センサーの大フォーマット化技術である絶対温度2K前後で駆動するアナログ集積回路の研究に取り組んだ。本課題では極低温用途のプロセスとして完全空乏型SOI-CMOS プロセスに着目し、FET単体での評価において、2K冷却時も特性劣化が少なく雑音特性も許容範囲内であることを実験的に確認した。続いて同プロセスでOPアンプ、フリップフロップ等の基本回路を試作・評価し、期待通りの性能を有することを示した。即ち、完全空乏型SOI-CMOSプロセスを使うことで極低温で駆動可能な基本回路レベルの開発ができることが実証された。

研究成果

• [雑誌論文] Cryogenic Readout Electro nics for Space Borne Far-Infrared Imag e Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nagata, T.Wada, H.Ikeda, Y.Arai, M.Ohno.
  • 雑誌名: 信学技報IEICE Technical Report ANE2010-108 ページ: 229-234
• [雑誌論文] Cryogenic Readout Electronics for Space Borne Far-Infrared Image Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagata, et al.
  • 雑誌名: 信学技報 IEICE Technical Report 巻: SANE2010-108 ページ: 229-234
  • NAID: 110008107072
• [雑誌論文] Development ofcryogenic readout electronics using Fully depleted silicon-on-insulator CMOS process for future space borne far-infrared image sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nagata, T.Wada, H.Ikeda, Y.Arai, M.Ohno.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 1185 ページ: 286-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deve lopment of cryogenic readout electron ics using Fully depleted silicon-on-insulator CMOS process for future space borne far-infrared image sensors (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagata, et al.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 1185 ページ: 286-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of far-infrared cryogenic readout electronics for space astronomy (査読中)
  • 著者名/発表者名: Nagata, et al.
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications
  • 査読あり
• [学会発表] 遠赤外線光伝導型検出器用極低温電子回路の試作と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 日本応用物理学会(http://www.jsap.or.jp/activities/annualmeetings/2011/20110322.pdf)
  • 発表場所: 神奈川工科大学(※東北関東大震災のため講演会は中止となったが、発表は成立と見なすとの通知あり 講演は中止)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Cryogenic SOI circuits for high sensitive infrared cameras (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagata, et al.
  • 学会等名: SOI International review
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] 次世代の遠赤外線イメージセンサーへの応用を目指した極低温電子回路の開発(II) (2011)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 第11回 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所
• [学会発表] 高感度遠赤外線カメラへの応用を目指した極低温CMOS回路の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久、和田武彦、池田博一、新井康夫、大野守史
  • 学会等名: 日本赤外線学会(奨励賞受賞)
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 高感度遠赤外線カメラへの応用を目指した極低温CMOS回路の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 日本赤外線学会
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス(奨励賞受賞)
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] Cryogenic Readout Electronics for Space Borne Far-Infrared Image Sensors. (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nagata, T.Wada, H.Ikeda, Y.Arai, M.Ohno.
  • 学会等名: International Conference on Space, Aeronautical and Navigational Electronics 2010.(招待講演)
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Cryogenic Readout Electronics for Space Borne Far-Infrared Image Sensors (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagata, et al.
  • 学会等名: International Conference on Space, Aeronautical and Navigational Electronics 2010
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] 高感度遠赤外線センサー用極低温VLSIの研究開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 赤外線アレイセンサフォーラム2010
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] 次世代の遠赤外線イメージセンサーへの応用を目指した極低温電子回路の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 第10回 宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部
  • 年月日: 2010-01-07
• [学会発表] Development ofcryogenic readout electronics for astronomical far-infrared cameras. (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nagata, T.Wada, H.Ikeda, Y.Arai, M.Ohno.
  • 学会等名: 第9回日本-台湾マイクロエレクトロニクス国際シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 東大VDEC
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] Development of cryogenic readout electronics for astronomical far-infrared cameras (2009)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 第9回日本-台湾マイクロエレクトロニクス国際シンポジウム
  • 発表場所: 東大VDEC
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] 完全空乏型SOI-CMOSを用いた遠赤外線センサー用極低温電子回路の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: 電子情報通信学会 2009ソサイエティ大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 次世代高感度赤外線検出器用完全空乏型SOI-CMOS極低温電子回路の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 和田武彦, 他
  • 学会等名: 日本天文学会2009年秋期年会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] 次世代のスペース天文応用を目指した完全空乏型SOI-CMOSによる極低温集積回路の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久, 他
  • 学会等名: VDECデザイナーズフォーラム
  • 発表場所: 東大VDEC
  • 年月日: 2009-06-07