| 研究課題/領域番号 |
63850079
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
奥山 雅則 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (60029569)
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| 研究分担者 |
木股 雅章 三菱電機(株), LSI研究所, 主事
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| キーワード | 赤外線センサ / 撮像素子 / 焦電効果 / タンタル酸リチウム / シリコンハイブリッドデバイス / イメ-ジセンサ / 電荷転送素子 / 金属-酸化膜-半導体構造 |
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| 研究概要 |
焦電体とSiMOSスイッチアレイを組合せた室温動作可能な小型赤外線撮像素子の開発に関する研究を行った。検知原理は、赤外線が焦電体を温度上昇させると電荷が誘起され、この電荷をSiMOSスイッチにより順に読出して赤外画像とするものである。この電荷出力を熱伝導および回路解析により理論的にもとめた。焦電材料の厚さをパラメ-タ-にして出力電荷の周波数依存性を計算した結果から、最適構造の決定を行った。この最適設計に基いて赤外線撮像素子が作製された。具体的には、分極処理された〜80μm厚のLiTaO_3板を64×64画集のSiMOSスイッチアレイ素子に接合した。SiNOSFETのソ-ス部にはInバンプが形成されており、接合時に素子を〜150℃に昇温することにより、Inバンプを溶かしLiTaO_3とInを接着する。この素子に垂直走査および水平走査用の6種類のパルスを印可し駆動させた。駆動の様子は両走査のモニタ端子を監視することにより行った。出力は電流増幅と電圧増幅のどちらでも得られたが、前者の方は出力は小さいが電荷のとり残しがなく、信号としては優れていた。この信号をAD変換してマイクロコンピュ-タに取込み画像処理を行うことによってスポット像を得ることができた。まだ感度は十分ではないので今後の研究で高感度化をはかる。さらに、高速撮像Siモノリシック撮像素子用の焦電体PbTiO_3薄膜の低温化について研究した。まずイオンビ-ムスパッタリングを試みたが明確なデ-タは得られなかった。そこでPbとTiを2元蒸発させ、O_2を吹きつけた基板の上にPbTiO_3薄膜として成膜することを試みた。PbとTiの蒸発量は質量分析計で制御して化学量論的組成を得、吹き付けるO_2をイオン化加速して反応を促進した。その結果、400℃で(101)配向の少し優先されたPbTiO_3膜を得た。以上をさらに進めて、赤外線撮像素子の改良を行なっていく。
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