文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」３次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開

A01-Ⅱ

A01-Ⅱ班：ワイドレンジプラズモンフィルタを実装したSOI量子イメージセンサの開発

本研究は，紫外域から赤外域にかけて 波長選択性の高いイメージセンサを開発 することを目的とする．吸収中心波長， 波長帯域を制御したプラズモンフィルタを イメージセンサにオンチップ形成することにより， 色純度の極めて高いイメージセンサを実現する. プラズモンフィルタは金属をナノ加工することにより得られる。従来金属は不透明であり，電極やミラーとして用いられるが，金属にナノサイズの凹凸構造と開口を作製することにより，特定波長域において光を透過するようになる．プラズモンフィルタをSOI基板部にオンチップ形成し，SOI基板をセンサとし（裏面照射型），薄膜SOIに検出回路を集積化した3次元構造とする。プラズモンフィルタは，金属で形成されるため，SOI基板部にオンチップ形成することにより，ゲート電極としても併用される。プラズモンフィルタは，感度，色純度，光クロストークにおいて優れており，紫外や近赤外にも適用可能なこれまでにないフィルタを開発することは，イメージセンサの進展において非常に意義深いことと思われる。

メンバー

研究代表：小野　篤史
静岡大学，電子工学研究所
准教授
プラズモニクス，近接場光学
博士（工学）
プラズモンフィルタの設計，試作，計測

論文等

  • Atsushi Ono, Yasushi Enomoto, Yasufumi Matsumura, Hiroaki Satoh, and Hiroshi Inokawa, ”Broadband absorption enhancement of thin SOI photodiode with high-density gold nanoparticles,” Optical Materials Express, Vol. 4, No. 4, pp. 725-732 (2014).
  • Atsushi Ono, Masakazu Kikawada, Rentaro Akimoto, Wataru Inami, and Yoshimasa Kawata, "Fluorescence enhancement with deep-ultraviolet surface plasmon excitation," Optics Express Vol. 21, No. 15, pp. 17447-17453 (2013).
  • Hiroaki Satoh, Ken Kawakubo, Atushi Ono, and Hiroshi Inokawa, "Material Dependence of Metal Grating on SOI Photodiode for Enhanced Quantum Efficiency," IEEE Photonics Technology Letters Vol. 25, No. 12, pp. 1133-1136 (2013).
  • Hiroaki Satoh, Atushi Ono, and Hiroshi Inokawa, "Enhanced Visible Light Sensitivity by Gold Line-and-Space Grating Gate Electrode in Thin Silicon-On-Insulator p-n Junction Photodiode," IEEE Transactions on Electron Devices Vol. 2, No. 60, pp. 812-818 (2013).
  • Atsushi Ono, Masakazu Kikawada, Rentaro Akimoto, Wataru Inami, and Yoshimasa Kawata, , ”Surface plasmon coupled fluorescence in deep-ultraviolet excitation,” EMN Fall Meeting 2013 (Florida, USA, Dec. 7-10, 2013). [招待講演]
  • Atsushi Ono, "Plasmonic devices for nano-resolution optical imaging," Nano-S&T 2012 (Qindao, Taiwan, Oct. 26-28, 2012). [招待講演]
  • Atsushi Ono, Hiroaki Satoh, and Hiroshi Inokawa, "Plasmonics for enhanced performance of SOI photodiode," 3rd International Conference on Photonics 2012 (Penang, Malaysia, Oct. 2, 2012). [招待講演]
  • Atsushi Ono, Hiroki Sano, Wataru Inami, Keisuke Kato, and Yoshimasa Kawata, "Plasmonic nanofocusing by axicon-shape Kretschmann configuration," 2011 Smart Nano+Micro Materials and Devices (Melbourne, Australia, Dec. 6, 2011). [招待講演]