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ULTRAHIGH SENSITIVE IMAGE DETECTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

Patent code P06P004530
File No. P2004-223
Posted date Aug 18, 2006
Application number P2005-020265
Publication number P2006-210620A
Patent number P4982729
Date of filing Jan 27, 2005
Date of publication of application Aug 10, 2006
Date of registration May 11, 2012
Inventor
  • (In Japanese)陽 完治
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北海道大学
Title ULTRAHIGH SENSITIVE IMAGE DETECTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrahigh sensitive image detector along with its manufacturing method, capable of detecting entrance of a single photon at high sensitivity.
SOLUTION: The image detector 1 has such transistor structure as quantum dot 12 is integrated, and performs micro/macro conversion to detect absorbing of a single photon by a macro observation value such as increase of current in the channel of a transistor based on decrease of a single photon in the quantum dot 12. The image detector 1 detects an image by detecting a difference of channel currents before and after absorption of a single photon.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来から、光子1個が入ると電子1個分の電流が流れるフォトダイオードが一般に知られている。電子1個分の電流は微量であるが、これに対し、ガラス繊維を束ねた構造のチャンネルプレート(二次電子倍増管)で、励起電子の数を増加させることができることが知られている。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、超高感度画像検出装置およびその製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
量子ドットを集積したトランジスタ構造を有し、
単一光子が、上記量子ドットに捕獲された電子に吸収され、その電子が励起されて上記量子ドットから飛び出し、上記量子ドット周辺に電子が存在しなくなることで、ドレイン電流が、ゲート電圧-ドレイン電流の履歴曲線の低電流パスから高電流パスにジャンプするときの電流の増加を検知することによって、単一光子の吸収の有無を、上記量子ドット中の1個の電子の減少に基づく上記トランジスタのチャンネル中の電流の増加というマクロ的な観測量によって検知する、ミクロ/マクロ変換を行うことを特徴とする超高感度画像検出装置。

【請求項2】
 
上記単一光子の吸収の前後におけるチャンネル電流の差分を微分回路によって検出することで画像を検出することを特徴とする請求項1に記載の超高感度画像検出装置。

【請求項3】
 
上記量子ドット中に電子を捕獲するときの量子ドット中の量子準位として、量子ドットに1つ目の電子が入った場合の準位を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の超高感度画像検出装置。

【請求項4】
 
上記量子ドット中に電子を捕獲するときの量子ドット中の量子準位として、量子ドットに2つ目の電子が入った場合の準位を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の超高感度画像検出装置。

【請求項5】
 
請求項1ないし4のいずれかに記載の超高感度画像検出装置の製造方法であって、
上記トランジスタをMOS構造により作製し、上記量子ドットを、ゲート酸化膜中に埋め込んだシリコン微粒子により作製することを特徴とする超高感度画像検出装置の製造方法。

【請求項6】
 
請求項1ないし4のいずれかに記載の超高感度画像検出装置の製造方法であって、
上記トランジスタを半導体ヘテロ構造により作製し、上記量子ドットを、ヘテロ構造中に埋め込む歪成長を用いた自然形成法により作製することを特徴とする超高感度画像検出装置の製造方法。

【請求項7】
 
請求項1ないし4のいずれかに記載の超高感度画像検出装置を用いて、
単一光子が、上記量子ドットに捕獲された電子に吸収され、その電子が励起されて上記量子ドットから飛び出し、上記量子ドット周辺に電子が存在しなくなることで、ドレイン電流が、ゲート電圧-ドレイン電流の履歴曲線の低電流パスから高電流パスにジャンプするときの電流の増加を検知することによって、単一光子の吸収の有無を、上記量子ドット中の1個の電子の減少に基づく上記トランジスタのチャンネル中の電流の増加というマクロ的な観測量によって検知する、ミクロ/マクロ変換を行うことを特徴とする超高感度画像検出方法。

【請求項8】
 
上記単一光子の吸収の前後におけるチャンネル電流の差分を検出することで画像を検出することを特徴とする請求項7に記載の超高感度画像検出方法。

【請求項9】
 
上記トランジスタのゲート電極に加えるパルス列として、しきい値電圧以下で固定し、待機する時間をできるだけ長くし、スキャンスピードのタイムチャートを制御することで、単一光子の検出率を増加させるような計測手順を有することを特徴とする請求項7または8に記載の超高感度画像検出方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005020265thum.jpg
State of application right Registered
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