化学イメージセンサと光イメージセンサを併せた機能融合イメージデバイスの研究

化学图像传感器与光学图像传感器相结合的功能集成图像器件研究

• 批准号: 11750288
• 负责人: 澤田 和明
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750288/
• 关键词: イメージセンサ; イオンセンサ; 累積型センサ; 電荷転送デバイス; CCD; 融合センサ

本研究において最も一般的なイメージセンサである光イメージセンサと、医学、生物、食品、などの分野で酵素、微生物の観察への要求が高いイオンイメージセンサを融合した光・イオン融合イメージセンサを提案する。この融合イメージセンサは、1つのセンシング部で光とpH値を検知可能であり、かつ相互干渉せずにセンシングが行える。このため、微少部分の光とイオン情報の相互関係を明らかにでき、微生物、医療分野への応用が期待できる。提案デバイスはセンシング部、光電荷蓄積部、信号転送用のCCD(Charge Couple Device)から構成されている。センシング部と蓄積部の間のセパレートGateをONにした状態で、センシング部に光が入射することで発生した光電子は光電荷蓄積部に蓄えられる。次にセパレートGateをOFFした状態で水素イオン(H^+)によるセンシング部の界面ポテンシャル変化分の電荷をInput-Diodeより入力し、それぞれの信号電荷をCCDで転送した後Floating Diffusion amplifier(FDA)を用いて出力する。昨年度はCAD設計、マスク製作を行い、疑似電極を用いて、光とイオン(pH)を単一センシング部で相互に干渉することなしにセンシングが可能であることをみいだした.本年度は、昨年度作ったデバイスの耐水性の検討と高感度化の検討・実験を行った.チップの信頼性を確かめるために耐水性材料を検討したところ、プラズマ窒化膜が適していることがわかった.さらにセンサの高感度化のために、センサ部の工夫を行い,累積型のセンシングを提案した.その結果、従来の方法に比べ、約100倍の信号対雑音比でセンシング可能なことがわかった.

This study proposes a proposal for the most common light and light services, medical, biological, food, enzyme, and microbial detection requirements. The fusion of the two components can be detected by light and pH value. A small part of the light and light of the relationship between information, micro-organisms, medical fields and the use of expectations The proposal includes a configuration unit, a photocharge storage unit, and a CCD (Charge Couple Device) for signal transmission. The gate between the storage unit and the photoelectron storage unit is turned on. The second is to switch the gate OFF and switch the charge to the input diode. The second is to switch the charge to the output diode. Last year, CAD design, manufacturing, suspected electrode application, light and color (pH), and mutual interaction between them were possible. This year, we have been working on the water resistance test of the high sensitivity test. Water resistant materials are suitable for use in the production of films. In addition, the high sensitivity and high sensitivity of the system are proposed in the cumulative mode. The result is that the signal to noise ratio is about 100 times higher than that of the previous method.

项目成果

Kazuaki Sawada et al: "Novel CCD Based pH Imaging Sensor"IEEE Tras.Electron Devices. 46(9). 1846-1849 (1999)

Kazuaki Sawada 等人：“基于 CCD 的新型 pH 成像传感器”IEEE Tras.Electron Devices。

K.Sawada,T.Shimada,H.Takao,M.Ishida: "Fabrication and Propose of High Sensitive Ion Sensor used Charge Transfer technique,"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium,. 85-88 (2000)

K.Sawada，T.Shimada，H.Takao，M.Ishida：“使用电荷转移技术的高灵敏度离子传感器的制作和建议”，第17届传感器研讨会技术文摘，。

K.Sawada,H.Takao,M.Ishida: "Highly Sensitive Accumlation Type Ion Sensor"Proceedings of Japan-Korea Joint Workshop on Advanced Semiconductor Processes and Equipments. 63-67 (2000)

K.Sawada，H.Takao，M.Ishida：“高灵敏累积型离子传感器”日韩先进半导体工艺与设备联合研讨会论文集。

澤田和明,石田誠: "CCD技術を用いた高感度イオンセンサ"エレクトロニクス. 46(1). 46-47 (2001)

Kazuaki Sawada、Makoto Ishida：“使用 CCD 技术的高灵敏度离子传感器”Electronics 46(1)。