| 研究課題/領域番号 |
22K18797
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
安藤 妙子 立命館大学, 理工学部, 教授 (70335074)
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| 研究分担者 |
澤野 憲太郎 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90409376)
小林 大造 立命館大学, 理工学部, 教授 (20557433)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 超高速イメージセンサ / ピラミッド光電変換層 / Ge-in-Si / 結晶方位依存性 / シリコン / ゲルマニウム / エピタキシャル / イメージセンサ / 光電変換 / ピラミッド構造 / 裏面照射 / 超高速撮影 / ピラミッドPD |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シリコンイメージセンサの理論的限界時間分解能は11.1 ps（約1千億枚／秒）である．逆ピラミッド構造をもつシリコンフォトダイオード(PD)により開口率100%で上記の理論分解能に迫る100 ps（100億枚／秒）を達成することができる．さらにPDのシリコンをゲルマニウムで置換すると10 ps以下を達成できる．本研究ではシリコンとゲルマニウムに対してプロトタイプPDを試作，評価し，提案の実証に挑戦する．
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| 研究成果の概要 |
超高速撮像デバイスの実現を目指し，光電変換部の信号電子を最速で処理回路に転送する構造として逆ピラミッド型が有効である．本研究ではGe-in-Siピラミッド構造を作製するために，典型的なシリコンのウェットエッチング技術を適用した．さらに，Si と Ge の側壁界面に絶縁のための酸化膜を残した構造とする，効率的な手法を開発した．作製した構造にGeのエピタキシャル成長を施し，高速イメージング用PDの構造が実現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は撮像デバイスの開発として以下の3点で特徴がある．1) 速度：撮影速度の理論的限界に挑戦することにより最高速度を得るための基幹技術を開拓する．2) 用途：高速イメージングを伴う科学計測技術に革命的変革を起こす．すなわちこの速度のカメラの用途は高速撮影だけでなく先端計測技術のセンサとしての用途が重要である．代表的な測定法としてImaging TOF MS，Imaging SIMS，高精細LiDAR計測等がある．3) 難度：斬新な構造に伴う高い技術障壁の克服が必要であり，単純な微細化などで解決するものではない．
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