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

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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.