Development of high-sensitive silicon image sensor in near-infrared region by plasmonic transmission with large angle

近红外区大角度等离子体传输高灵敏硅图像传感器的研制

• 批准号: 22K18984
• 负责人: 小野 篤史
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18984/
• 关键词: 表面プラズモン; イメージセンサ; 回折格子; 近赤外; シリコンイメージセンサ

本研究は，自動運転技術や通信技術，生体計測技術など，昨今重要視されている近赤外イメージセンサの分野において，シリコンイメージセンサの近赤外感度を大幅に向上する技術革新をもたらすことに挑戦する研究である.プラズモニクスと呼ばれる光学分野とイメージセンサの電子工学分野との融合を図ることにより課題解決に取り組む.特に自動運転技術に用いられる光源波長940nmにおける吸収効率はわずか5%であり，シリコンイメージセンサの近赤外量子効率は極めて低い．本研究期間内の達成目標として，波長940nmにおけるシリコン吸収効率を可視光域と同等の50%以上となるよう劇的な感度向上を目指す．本研究目的達成されれば，低照度化，低消費電力化，高解像度化，高速化など現行に対して革新的技術をもたらすこととなり，車載センサ市場をはじめとしたセンサ分野への波及効果は計り知れない．裏面照射型イメージセンサを考慮して解析し，プラズモニック回折によるシリコン層で光を閉じ込めるような機構を新たに考案した．これにより波長940nmにおいて吸収効率53.3%が得られることを解析により明らかにした．

This study は, automatic planning や communication technology, the raw body measuring technology な ど, yesterday this important visual さ れ て い る nearly bare outside イ メ ー ジ セ ン サ の eset に お い て, シ リ コ ン イ メ ー ジ セ ン サ の near red exogenous を に sharply upward す る technical innovation を も た ら す こ と に pick 戦 す る research で あ る. プ ラ ズ モ ニ ク ス と shout ば れ る optical eset と イ メ ー ジ セ ン サ の electronic engineering eset と の fusion を 図 る こ と に よ り subject to solve に む り group. に automatic transport planning technical に with い ら れ る light wavelength of 940 nm に お け る 収 absorption working rate は わ ず か 5% で あ り, シ リ コ ン イ メ ー ジ セ ン サ の nearly bare outside quantum は sharper rate extremely め い て low. This study period の achieve と し て, wavelength of 940 nm に お け る シ リ コ ン 収 absorption working rate を visible light domain と more than 50% the same の と な る よ う な sensitivity of the play up を refers す. The purpose of this study to achieve さ れ れ ば, low illumination and low power consumption, high resolution, high speed な ど current に し seaborne て innovative technology を も た ら す こ と と な り, vehicle-mounted セ ン サ market を は じ め と し た セ ン サ eset へ の affected unseen fruit は meter り know れ な い. Inside light type イ メ ー ジ セ ン サ を consider し て parsing し, プ ラ ズ モ ニ ッ ク inflexion に よ る シ リ コ ン で light を closed じ 込 め る よ う な institutions を new た に test case し た. こ れ に よ り wavelength of 940 nm に お い て 収 absorption working rate 53.3% が have ら れ る こ と を parsing に よ り Ming ら か に し た.

项目成果

Near-Infrared Sensitivity Enhancement of Silicon Image Sensor by Photon Confinement with Plasmonic Diffraction

通过等离子体衍射光子限制增强硅图像传感器的近红外灵敏度

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahito Yoshinaga;Kazuma Hashimoto;Nobukazu Teranishi;and Atsushi Ono
• 通讯作者: and Atsushi Ono

Photon Confinement by Plasmonic Diffraction for Near-Infrared Sensitivity Improvement of Silicon Image Sensor

通过等离子体衍射限制光子以提高硅图像传感器的近红外灵敏度

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahito Yoshinaga;Kazuma Hashimoto;Nobukazu Teranishi;and Atsushi OnoTakahito Yoshinaga;Kazuma Hashimoto;Nobukazu Teranishi;and Atsushi Ono
• 通讯作者: and Atsushi Ono

Photon confinement in a silicon cavity of an image sensor by plasmonic diffraction for near-infrared absorption enhancement

• DOI: 10.1364/oe.472401
• 发表时间: 2022-09-26
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Yoshinaga，Takahito;Hashimoto，Kazuma;Ono，Atsushi
• 通讯作者: Ono，Atsushi

プラズモニック回折格子を用いたシリコンイメージセンサの近赤外吸収効率の向上

使用等离子体衍射光栅提高硅图像传感器的近红外吸收效率

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawabata Rei;Araki Teppei;Akiyama Mihoko;Uemura Takafumi;Wu Tianxu;Koga Hirotaka;Okabe Yusuke;Noda Yuki;Tsuruta Shuichi;Izumi Shintaro;Nogi Masaya;Suganuma Katsuaki;Sekitani Tsuyoshi;吉永崇仁，橋本和磨，寺西信一，小野篤史
• 通讯作者: 吉永崇仁，橋本和磨，寺西信一，小野篤史

プラズモニック回折構造によるシリコンイメージセンサの近赤外感度向上

利用等离子体衍射结构提高硅图像传感器的近红外灵敏度

• 发表时间: 2022
• 作者: Takemoto Ashuya;Araki Teppei;Nishimura Kazuya;Akiyama Mihoko;Uemura Takafumi;Kiriyama Kazuki;Koot Johan M.;Kasai Yuko;Kurihira Naoko;Osaki Shuto;Wakida Shin‐ichi;den Toonder Jaap M.J.;Sekitani Tsuyoshi;吉永崇仁，橋本和磨，寺西信一，小野篤史
• 通讯作者: 吉永崇仁，橋本和磨，寺西信一，小野篤史