超伝導テラヘルツカメラの極低温電子回路の開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206042
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 松尾 宏 国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (90192749)
• 研究分担者: 永田 洋久 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 研究員 (20399299) ; 藤原 幹生 情報通信研究機構, 基礎先端部門, 主任研究員 (70359066) ; 池田 博一 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (10132680) ; 日比 康詞 国立天文台, 先端技術センター, 研究員 (00377970)
• 連携研究者: 池田 博一 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (10132680)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: テラヘルツ / 極低温回路 / 集積回路 / GaAs半導体 / 超伝導検出器

研究概要

超伝導テラヘルツカメラの極低温電子回路として、ガリウム砒素半導体の接合型電界効果トランジスタ(GaAs-JFET)を用いた極低温で動作する集積回路を開発した。GaAs-JFET極低温電子回路は、積分型アンプ、マルチプレクサ、およびシフトレジスタの各集積回路から構成され、32チャンネルのマルチチップモジュールを構成することで、1000素子規模の超伝導テラヘルツカメラの読み出しに用いることができる。

研究成果

• [雑誌論文] GaAs cryogenic readout electronics for high impedance detector arrays for far-infrared and submillimeter wavelength region (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, H., Matsuo, H., Hibi, Y., Kobayashi, J., Nakahashi, M., Ikeda, H., Fujiwara, M.
  • 雑誌名: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.12.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cryogenic multiplexer and shift register for submillimeter-wave digital camera (2008)
  • 著者名/発表者名: Hibi, Y., Matsuo, H., Arai, H., Nagata, H., Ikeda, H., Fujiwara, M.,
  • 雑誌名: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical control of low frequency noise behavior in cryogenic GaAs junction field effect transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Sasaki, M., Nagata, H., Matsuo, H.
  • 雑誌名: Cryogenics doi:10.1016/j.cryogenics.2008.12.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical reduction of low frequency noise in cryogenic GaAs junction field effect transistor (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Nagata, H., Matsuo, H., Sasaki, M.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 93, 043503 ページ: 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] System design of submillimeter-wave imaging array SISCAM (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H.; Hibi, Y.; Nagata, H.; Nakahashi, M.; Murakoshi, Y.; Arai, H.; Ariyoshi, S.; Otani, C.; Ikeda, H.; Fujiwara, M.
  • 雑誌名: SPIE 7020, 702015 ページ: 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of cryogenic GaAs AC-coupled CTIA readout for farinfrared and submillimeter detectors (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, H.; Kobayashi, J.; Matsuo, H.; Hibi, Y.; Nakahashi, M.; Ikeda, H.; Fujiwara, M.
  • 雑誌名: SPIE 7020, 70202Q ページ: 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of submillimeter-wave imaging array with superconducting direct detectors (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Mori, Y., Murakoshi, Y., Ariyoshi, S., Ezawa, H., Hibi, Y., Kobayashi, J., Nagata, H., Nakahashi, M., Otani, C.
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 151 ページ: 304-309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of cryogenic readout circuits with n-type GaAs-JFETs for low temperature detectors (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Nakahashi, M., Kobayashi, K., Ikeda, H., Fujiwara, M.
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. ページ: 1022-1027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of SIS photon detectors for superconductive imaging submillimeter-wave camera (SISCAM) (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Nagata, H., Mori, Y., Kobayashi, J., Okaniwa, T., Yamakura, T., Otani, C., Ariyoshi, S.
  • 雑誌名: SPIE 6275, 627504 ページ: 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of superconductive imaging submillimeter-wave camera with nine detector elements (SISCAM-9) (2006)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Okaniwa, T., Nakahashi, M., Ariyoshi, S., Otani, C., Sato, H., Matsuo, H.
  • 雑誌名: SPIE 6275, 627523 ページ: 12
• [雑誌論文] Progress on GaAs cryogenic readout circuits for SISCAM (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Fujiwara, M.
  • 雑誌名: SPIE 6275, 627527 ページ: 10
• [雑誌論文] Future prospects of superconducting direct detectors in terahertz frequency range (2006)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H.
  • 雑誌名: Nucl. Instr. And Meth. A 559 ページ: 748-750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cryogenic Readout Integrated Circuits for Submillimeter-wave Camera (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagata, H., Kobayashi, J., Matsuo, H., Akiba, M., Fujiwara, M.
  • 雑誌名: Nucl. Instr. And Meth. A 559 ページ: 823-825
  • 査読あり
• [学会発表] 超伝導テラヘルツカメラを実現するn型ガリウム砒素電界効果トランジスタを用いた極低温電子回路の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松尾宏
  • 学会等名: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学 筑波キャンパス
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 赤外光による極低温動作トランジスタの低雑音化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原幹生
  • 学会等名: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学 筑波キャンパス
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 将来の飛翔体搭載を見据えたテラヘルツ波デジタルカメラのための極低温電子回路システムの現状 (2009)
  • 著者名/発表者名: 日比康詞
  • 学会等名: 日本天文学会2009年春季年会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府堺市)
  • 年月日: 2009-03-26
• [学会発表] 超高感度テラヘルツカメラ用極低温電子回路の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久
  • 学会等名: 電子情報通信学会2009総合大会
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛県松山市)
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] 高感度テラヘルツカメラ用GaAs-JFET極低温読み出し回路の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久
  • 学会等名: 第55回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 日本大学理工学部 船橋キャンパス
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] テラヘルツ波デジタルカメラのための極低温電子回路システム (2008)
  • 著者名/発表者名: 日比康詞
  • 学会等名: 日本天文学会2008年春季年会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] 電波天文へのミリ波・テラヘルツ波応用(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 松尾宏
  • 学会等名: 電子情報通信学会2008年総合大会 チュートリアルセッション「ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システムの進展」
  • 発表場所: 北九州学術研究都市(福岡県北九州市)
  • 年月日: 2008-03-19
• [学会発表] 北九州学術研究都市(福岡県北九州市) (2007)
  • 著者名/発表者名: 松尾宏
  • 学会等名: 日本天文学会2007年秋季年会
  • 発表場所: 岐阜大学(岐阜県岐阜市)
  • 年月日: 2007-09-27
• [学会発表] SISフォトン検出器によるテラヘルツ帯天体観測(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 松尾宏
  • 学会等名: 第54回応用物理学関係連合講演会シンポジウム「超伝導検出器による電磁波-X線-生体分子分光計測技術の展望」
  • 発表場所: 青山学院大学 相模原キャンパス
  • 年月日: 2007-03-28
• [学会発表] ASTE搭載サブミリ波カメラ極低温電子回路の開発 (2006)
  • 著者名/発表者名: 永田洋久
  • 学会等名: 日本天文学会2006年秋季年会
  • 発表場所: 九州国際大学(福岡県北九州市)
  • 年月日: 2006-09-19
• [備考] 招待講演「天体観測を目的としたテラヘルツ帯イメージング技術」、松尾宏、平成19年度日本分光学会テラヘルツ部会シンポジウム 2007年11月22日、IPC生産性国際交流センター(神奈川県葉山町)
• [備考] 招待講演"Submillimeter-wave Camera using SIS Photon Detectors"Matsuo, H. et al., IRMMW-THz2006 2006年9月18日、上海(中国)
• [備考] ホームページ
  • URL: http://thz-www.mtk.nao.ac.jp/ja/top/
• [産業財産権] 光を用いた極低温動作トランジスタの雑音低減方法 (2009)
  • 発明者名: 藤原幹生、佐々木雅英、松尾宏、永田洋久
  • 権利者名: 情報通信研究機構、自然科学研究機構
  • 産業財産権番号: 特許権, 12/406,297
  • 出願年月日: 2009-03-18
  • 外国