DE60223358T2 - Halbleiter-strahlungsdetektionselement - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungshalbleiter-Strahlungsdetektorelement für die Verwendung auf den Gebieten der Nuklearmedizin, Strahlungsdiagnose, Atomkraft, Astronomie, kosmischer Strahlungsphysik, etc.
  • Gebiet der Erfindung
  • Im allgemeinen ist ein Halbleiter-Strahlungsdetektorelement eine Vorrichtung, in der eine elektrische Ladung, die darin aufgrund der Ionisierungswirkung einfallender Strahlung erzeugt wird, unter einem zwischen beiden Elektroden angelegten elektrischen Feld abgelenkt und erfaßt bzw. gesammelt wird, um ein Signal zu erzeugen. Daher ist es sehr wichtig, die elektrische Ladung mit einem höheren Wirkungsgrad zu erfassen, um eine höhere Auflösung nach der Energie relativ zu der einfallenden Strahlung zu erzielen.
  • Um den höheren Wirkungsgrad für das Erfassen der Ladung zu erhalten, wird es bevorzugt, daß die Entfernung „I" für die Migration von Ladungsträgern (Elektron und Loch) länger ist, mit anderen Worten, die Stärke des elektrischen Feldes höher ist. Die Entfernung „I" für die Migration von Ladungsträgern ist wie folgt definiert: I = μτEwobei μ die Beweglichkeit einer elektrischen Ladung ist; τ die Lebensdauer eines Trägers ist; und E die Stärke eines elektrischen Felds ist.
  • Andererseits haben alle Halbleiter-Strahlungsdetektorelemente eine derartige Neigung, daß entsprechend der angelegten Spannung, selbst wenn keine einfallende Strahlung vorhanden ist, ständig etwas Leckstrom fließt, was einer der Gründe ist, welche die Energieauflösung verringern. Als Ergebnis ist die Spannung, die an beide Elektroden angelegt werden kann, begrenzt.
  • Ein p-CdTe-Kristall für ein Spannungsdetektorelement hat einen spezifischen elektrischen Widerstand in der Größenordnung von ~ 109 Ωcm. Der Kristall wurde verwendet, um ein MSM-Halbleiter-Strahlungsdetektorelement (Metallelektrode – Halbleiter – Metallelektrode) in einer derartigen Weise herzustellen, daß auf entgegengesetzten Oberflächen des Kristalls ohmsche Elektroden erzeugt werden. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch in der Hinsicht mangelhaft, daß sie eine unzureichende Fähigkeit hat, den Leckstrom zu unterdrücken, wenn ausreichend Vorspannung angelegt wird, um ein gutes Erfassen der Ladung zu erhalten. Wenn umgekehrt eine verringerte Vorspannung angelegt wird, um den Leckstrom zu verringern, wird das Erfassen der Ladung unzureichend. Daher kann in der MSM-Vorrichtung keine zufriedenstellende Energieauflösung erreicht werden.
  • Um das Defizit des MSM-CdTe-Halbleiter-Strahlungsdetektorelements, wie vorstehend beschrieben, zu überwinden, wurde ein Halbleiter-Strahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere vorgeschlagen, in dem auf einer Oberfläche des p-CdTe-Kristalls eine Elektrode aus Indium, etc. bereitgestellt ist, um einen Schottkykontakt dazwischen zu bilden, und eine Elektrode aus Gold, Platin, etc. auf der entgegengesetzten Oberfläche des Kristalls bereitgestellt ist, um einen ohmschen Kontakt dazwischen zu bilden.
  • Für das Halbleiter-Strahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere, wie vorstehend beschrieben, hat sich gezeigt, daß es gute wesentliche Gleichrichtungseigenschaften hat, so daß ein Leckstrom, sofern vorhanden, selbst bei dem Vorhandensein eines höheren elektrischen Felds auf das Minimum unterdrückt werden kann, indem etwas entgegengesetzte Spannung angelegt wird, wodurch eine gute Energieauflösung bereitgestellt wird.
  • In dem CdTe-Halbleiter-Strahlungsdetektorelement mit Metallmaterial, z. B. Indium, als der Elektrode auf der Seite der Schottkybarriere wurde jedoch ein derartiges Phänomen beobachtet, daß der Wirkungsgrad der Ladungserfassung mit der Zeit nach dem Anlegen der Vorspannung erheblich verringert wird. Auf dieses Phänomen wird als „Polarisierungseffekt" Bezug genommen. Es wurde in Betracht gezogen, daß das Phänomen aufgrund der Tatsache, daß aufgrund eines unvollständigen Schottkykontakts auf der positiven Seite und ohmschem Kontakts auf der negativen Seite bewirkt wird, daß in der Bandstruktur eine Verzerrung vorhanden ist und folglich ein Loch in einem gefüllten Band zurückgehalten wird, so daß es ein Elektroneneinfangzentrum bildet, bevor das Loch den negativen Pol erreicht. Das heißt, in dem CdTe-Halbleiterstrahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere, bei dem Indium als die Elektrode verwendet wird, wird direkt nach dem Anlegen der Spannung eine gute Energieauflösung bereitgestellt, die aber mit fortschreitender Zeit sinkt, was für die tatsächliche Verwendung ein erhebliches Problem auferlegt.
  • US-A-6 011 264 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung von Röntgenstrahlungs- oder Gammastrahlungsphotonenenergie durch Bestrahlen eines n- oder p-Cadmium-Tellurlegierungskristalls mit hohem Widerstand jeweils mit Röntgenstrahlungs- oder Gammastrahlungsphotonen und Bestimmen der Photonenenergie durch Messen der pro von dem Kristall absorbierten Photon erzeugten Ladungsmenge. Erste und zweite elektrische Kontakte sind bereitgestellt, die in elektrischer Verbindung mit dem Kristall sind und die jeweils negativ und positiv vorgespannt sind. Um einen freien Strom von Elektronen von dem negativ vorgespannten Kontakt zu dem Kristall bereitzustellen, wobei durch die Absorption der Photonen in dem Kristall erzeugte Löcher mit den Elektronen rekombinieren, kann der positiv vorgespannte Kontakt aus einer der folgenden Gruppen von Materialien gebildet werden: Indium; Cadmium; Aluminium; Gallium; Legierungen, die Indium und/oder Cadmium und/oder Aluminium und/oder Gallium enthalten. Eine ähnliche Struktur, die Indium als die Anode für eine CdTe-Diode verwendet, ist auch in „High-resolution Schottky CdTe diode for hard X-ray and gamma-ray astronomy", T Takahashi et al., in NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH, Abschnitt A: accelerators, spectrometers, detectors and associated equipment, Elsevier, Amsterdam, NL, vor. 436, Nr. 1–2, Seiten 111–119, 21. Oktober 1999, beschrieben.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Strahlungsdetektorelement mit einem verbesserten Ladungserfassungswirkungsgrad zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterstrahlungsdetektorelement mit den in dem Patentanspruch 1 offenbarten Merkmalen gelöst.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Um eine derartige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Halbleiterstrahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere zur Verfügung, das umfaßt: einen Verbindungshalbleiterkristall mit Cadmium und Tellur als den Hauptbestandteilen; und eine Spannungsanlegeeinrichtung zum Anlegen einer Spannung an den Verbindungshalbleiterkristall, wobei die Spannungsanlegeeinrichtung eine Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez umfaßt, die auf einer Oberfläche des Verbindungshalbleiterkristalls ausgebildet ist.
  • Der Besetzungsanteil „z" von Tellur in der Verbindung InxCdyTez wird derart ausgewählt, daß er im Bereich von nicht weniger als 42,9%, aber nicht höher als 50% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist. Außerdem wird der Besetzungsanteil „y" von Cadmium derart ausgewählt, daß er im Bereich von zumindest 0%, aber nicht höher als 10% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine vorteilhafte Wirkung in der Hinsicht bereit, daß eine Schottkybarrierenverbindung zwischen dem CdTe-Verbindungshalbleiter und der InxCdyTez-Verbindungsschicht ausgebildet ist, um gute wesentliche Gleichrichtungseigenschaften bereitzustellen. Mit anderen Worten kann ein höherer Wirkungsgrad für die Ladungserfassung erzielt werden, wenn die Spannung in einer Richtung angelegt wird, daß auf der Seite des InxCdyTez das höhere Potential erzeugt wird, während gleichzeitig vorteilhafterweise jeglicher Leckstrom unterdrückt wird. Als Ergebnis kann das Strahlungsdetektionselement mit guter Energieauflösung bereitgestellt werden.
  • Wenn insofern der Besetzungsanteil „z" von Tellur in der Verbindung InxCdyTez derart ausgewählt wird, daß er im Bereich von nicht weniger als 42,9%, aber nicht höher als 50% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist, und der Besetzungsanteil „y" von Cadmium derart ausgewählt wird, daß er im Bereich von zumindest 0%, aber nicht höher als 10% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist, dann kann der Wirkungsgrad für die Ladungserfassung, selbst bei Normaltemperatur, für einen längeren Zeitraum auf dem höheren Niveau gehalten werden, das direkt nach dem Anlegen der Vorspannung erzielt wird, um einen stabilen Betrieb bereitzustellen, für den der „Polarisierungseffekt" unwahrscheinlich ist. Im Gegensatz dazu ist der Besetzungsanteil „z" von Tellur in der Verbindung InxCdyTez im Bereich von weniger als 42,9% oder mehr als 50% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen oder der Besetzungsanteil „y" von Cadmium im Bereich von mehr als 10% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen aufgrund der Verringerung des Wirkungsgrads für die Ladungserfassung, die kurz nach dem Anlegen der Vorspannung beobachtet wird, nicht geeignet.
  • Folglich stellt das Halbleiter-Strahlungsdetektorelement der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Strahlungsdetektionselement mit Schottkybarriere, in dem kurz (einige Minuten bis einige Dutzend Minuten) nach dem Anlegen der Vorspannung ein Phänomen beginnt, bei dem der Wirkungsgrad für die Ladungserfassung sich mit der Zeit verringert, das auch als „Polarisationseffekt" bekannt ist, für eine Dauer von mehreren Stunden einen stabilen Betrieb bei Normaltemperatur zur Verfügung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei:
  • 1 eine Ansicht eines Elektrodenaufbaus eines Strahlungsdetektorelements gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine Ansicht ist, die den Besetzungsanteil jedes Bestandteils in der Verbindung InxCdyTez in jeder der Ausbildungen und Beispiele für den Vergleich darstellt;
  • 3 eine Ansicht ist, die einen Spektrumsmeßbetrieb unter Verwendung des Strahlungsdetektorelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ein Diagramm ist, das die Änderung der Antwort auf monochromatische Strahlung mit der Zeit zeigt, wie sie in dem Strahlungsdetektorelement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird;
  • 5 eine Ansicht ist, die einen Elektrodenaufbau und ein Elektrodenherstellungsverfahren für ein herkömmliches Strahlungsdetektorelement zeigt, die zu Vergleichszwecken dargestellt sind; und
  • 6 ein Diagramm ist, das die Änderung der Antwort auf monochromatische Strahlung mit der Zeit zeigt, wie sie in dem herkömmlichen Strahlungsdetektorelement gemessen wird.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausbildung
  • Nun wird eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Eine CdTe-Halbleiterkristallscheibe wird durch ein beliebiges Dünnschichtherstellungsverfahren, wie etwa Sputtern bzw. Vakuumzerstäubung, mit einer dünnen InxCdyTez-Schicht auf einer ihrer Oberflächen und mit einer ohmschen Elektrode aus Platin auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche versehen. Insoweit wird eine Schottkyverbindung zwischen dem CdTe-Kristall und der dünnen InxCdyTez-Schicht gebildet. Eine zusätzliche dünne Metallschicht aus Aluminium kann zum Beispiel auf der Oberfläche der InxCdyTez-Schicht für die Verwendung als Kontakt abgeschieden werden. Es wird bemerkt, daß das Herstellungsverfahren für die dünne InxCdyTez-Schicht nicht auf Sputtern beschränkt ist.
  • Der Halbleiterkristall ist nicht auf den CdTe-Halbleiterkristall, wie vorstehend beschrieben, beschränkt, sondern kann durch einen anderen Verbindungshalbleiterkristall mit Cadmium und Tellur als den Hauptbestandteilen ersetzt werden, wobei der Besetzungsanteil von Cadmium derart ausgewählt wird, daß er im Bereich von nicht weniger als 30%, aber nicht höher als 50% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist. Ein Beispiel für eine derartige Verbindung ist Cadmium-Zink-Tellur Cd1-xZnxTe.
  • Nach der Herstellung der Elektrode wird die Kristallscheibe durch ein Stanzverfahren in Chips mit geeigneter Größe geschnitten.
  • Ausbildung 1
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterstrahlungsdetektorelements mit Schottkybarriere, das einen Verbindungshalbleiterkristall mit Cadmium und Tellur als die Hauptbestandteile und eine Spannungsanlegeeinrichtung zum Anlegen einer Spannung an den Verbindungshalbleiterkristall umfaßt, wobei die Spannungsanlegeeinrichtung eine Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez umfaßt, die auf einer Oberfläche des Verbindungshalbleiterkristalls ausgebildet ist, wird nachstehend beschrieben. Außerdem wird auch die Messung des Strahlungsenergiespektrums unter Verwendung des Halbleiter-Strahlungsdetektorelements beschrieben.
  • Eine p-CdTe-Halbleiterkristallscheibe mit einem spezifischen Widerstand von 109 Ωcm wurde durch Sputtern auf einer ihrer Oberflächen mit einer Verbindungsschicht aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez als eine Elektrode zum Bilden einer Schottkybarriere versehen. Die Halbleiterkristallscheibe wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche durch stromloses Metallisieren mit einer ohmschen Elektrode aus Platin versehen (Siehe 1). Die Zusammensetzung der InXCdyTez-Schicht wurde mit einem Röntgenbeugungsverfahren (XRD) und einer Energieverteilungs-Röntgenstrahlungsanalysevorrichtung (EDX) analysiert. Als Ergebnis wurde die Zusammensetzung als In49,5Cd0,5Te50 bestimmt (siehe 2). Danach wurde die Kristallscheibe mit Elektroden in Chips mit passender Größe geschnitten, um ein Halbleiter-Strahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere herzustellen.
  • 3 zeigt schematisch den Spektrumsmeßbetrieb unter Verwendung des Strahlungsdetektorelements. Wie gezeigt, ist die Platinelektrode (negativer Pol) geerdet, und die InxCdyTez-Elektrode (positiver Pol) ist mit einer Hochspannungsversorgung und mit einem Vorverstärker verbunden.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Antwort auf das Strahlungsenergiespektrum von einer 57Co-Gammastrahlungsquelle mit der Zeit zeigt. In dieser Hinsicht wurde die Leistungsverringerung des Detektorelements bewertet, indem jede Änderung der Spitzenkanalantwort auf die photoelektrische 122 keV-Absorptionsspitze, insbesondere unter der von der 57Co-Gammastrahlungsquelle emittierten Photonenenergie, mit der Zeit beobachtet wurde. Wie in dem Diagramm offensichtlich ist, zeigte das CdTe-Strahlungsdetektorelement mit der Schottkybarriere gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Dauer von 180 Minuten nach dem Anlegen der Vorspannung die konstante Antwort auf das photoelektrische 122 keV-Absorptionsereignis. Mit anderen Worten stellte das Strahlungsdetektorelement mit der Schottkybarriere gemäß der vorliegenden Erfindung für einen längeren Zeitraum einen stabilen Betrieb bei Raumtemperatur zur Verfügung. Es wird bemerkt, daß „Spitzenkanal, relativer Wert" an der Ordinate in dem Diagramm von 4 aus einer derartigen Annahme abgeleitet wurde, daß der Wert, der sich direkt (oder null Minuten) nach dem Anlegen der Vorspannung ergab, 1 ist.
  • Ausbildung 2
  • Eine p-CdTe-Halbleiterkristallscheibe mit einem spezifischen Widerstand von 109 Ωcm wurde durch Widerstandsheizungs-Dampfabscheidung auf einer ihrer Oberflächen mit einer Verbindungsschicht aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez als eine Elektrode zum Bilden einer Schottkybarriere versehen. Die Halbleiterkristallscheibe wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche durch stromloses Metallisieren mit einer ohmschen Elektrode aus Platin versehen (Siehe 1). Die Zusammensetzung der InxCdyTez-Schicht wurde mit einem Röntgenbeugungsverfahren (XRD) und einer Energieverteilungs-Röntgenstrahlungsanalysevorrichtung (EDX) analysiert. Als Ergebnis wurde die Zusammensetzung als In57,1Cd0Te42,9 (In4Te3) bestimmt (siehe 2). Danach wurde das CdTe-Strahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere verwendet, um wie im Fall der Ausbildung 1 ein Spektrometer zu bilden, und die Antwort des Detektorelements auf monochromatische Strahlung wurde beobachtet. Als Ergebnis zeigte das Strahlungsdetektorelement der Ausbildung 2 einen höheren Wirkungsgrad für die Ladungserfassung und für eine längere Zeitspanne als in dem Fall der Ausbildung 1 einen stabilen Betrieb.
  • Ausbildung 3
  • Eine p-CdTe-Halbleiterkristallscheibe mit einem spezifischen Widerstand von 109 Ωcm wurde durch Widerstandsheizungs-Dampfabscheidung auf einer ihrer Oberflächen mit einer Verbindungsschicht aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez als eine Elektrode zum Bilden einer Schottkybarriere versehen. Die Halbleiterkristallscheibe wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche durch stromloses Metallisieren mit einer ohmschen Elektrode aus Platin versehen (Siehe 1). Die Zusammensetzung der InxCdyTez-Schicht wurde mit einem Röntgenbeugungsverfahren (XRD) und einer Energieverteilungs-Röntgenstrahlungsanalysevorrichtung (EDX) analysiert. Als ein Ergebnis wurde die Zusammensetzung als In56,6Cd0,5Te42,9 (In4Te3) bestimmt (siehe 2). Danach wurde das CdTe-Strahlungsdetektorelement mit Schottkybarriere verwendet, um wie im Fall der Ausbildung 1 eine Spektrumsmessung durchzuführen, und die Antwort des Detektorelements auf monochromatische Strahlung wurde beobachtet. Als Ergebnis zeigte das Strahlungsdetektorelement der Ausbildung 3 einen höheren Wirkungsgrad für die Ladungserfassung und für eine längere Zeitspanne als in dem Fall der Ausbildung 1 einen stabilen Betrieb.
  • Beispiel 1 zum Vergleich
  • Eine CdTe-Halbleiterkristallscheibe wurde durch Sputtern auf einer ihrer Oberflächen mit einer Indiumschicht versehen, und sie wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche mit einer Platinelektrode versehen (siehe 5). Die Zusammensetzung der Indiumschicht wurde mit einem Röntgenbeugungsverfahren (XRD) und einer Energieverteilungs-Röntgenstrahlungsanalysevorrichtung (EDX) analysiert. Als Ergebnis wurde die Schicht als reines Indium (In100Cd0Te0) aufweisend bestimmt (siehe 2). Das auf derartige Weise hergestellte Strahlungsdetektorelement zeigte die Schottkycharakteristik, ein höheres elektrisches Feld konnte angelegt werden, und es stellte einen höheren Wirkungsgrad der Ladungserfassung als im Fall der vorstehend beschriebenen Ausbildungen bereit. Die Leistung des CdTe-Halbleiter-Strahlungsdetektorelements nahm jedoch, wie in 6 gezeigt, mit der Zeit schnell ab. Insbesondere begann die photoelektrische Absorptionsspitzenkanalantwort auf von der 57Co-Gammastrahlungsquelle emittierte 122 keV-Photonen sich nach nur etwa 20 bis 30 nach dem Anlegen der Vorspannung zu verringern, und sank dann 50 Minuten nach dem Anlegen der Vorspannung auf den Wert ab, der etwa 90% des Anfangwerts entspricht. Folglich stellte das Halbleiter-Strahlungsdetektorelement in Beispiel 1 keinen stabilen Betrieb für eine gewisse Zeitspanne bereit. Es wird bemerkt, daß „Spitzenkanal, relativer Wert" an der Ordinate in dem Diagramm von 6 aus einer derartigen Annahme abgeleitet wurde, daß der Wert, der sich direkt (oder null Minuten) nach dem Anlegen der Vorspannung ergab, 1 ist.
  • Beispiel 2 zum Vergleich
  • Eine CdTe-Halbleiterkristallscheibe wurde durch Sputtern auf einer ihrer Oberflächen mit einer Schicht aus einer Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur versehen, deren Besetzungsanteil durch In57,1Cd0,5Te42,4 dargestellt ist (siehe 2), und sie wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche mit einer Platinelektrode versehen. Das auf derartige Weise hergestellte Strahlungsdetektorelement zeigte die Schottkycharakteristik, ein höheres elektrisches Feld konnte angelegt werden, und es stellte einen höheren Wirkungsgrad der Ladungserfassung als im Fall der vorstehend beschriebenen Ausbildungen bereit. Die Leistung des Halbleiter-Strahlungsdetektorelements nahm jedoch mit der Zeit schnell ab und stellte keinen stabilen Betrieb für eine gewisse Zeitspanne wie im Fall des Beispiels 1 bereit.
  • Beispiel 3 zum Vergleich
  • Eine CdTe-Halbleiterkristallscheibe wurde durch Sputtern auf einer ihrer Oberflächen mit einer Schicht aus einer Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur versehen, deren Besetzungsanteil durch In42,9,1Cd0Te57,1 (oder In3Te4) dargestellt ist (siehe 2), und sie wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche mit einer Platinelektrode versehen. Das auf derartige Weise hergestellte Strahlungsdetektorelement zeigte die Schottkycharakteristik, ein höheres elektrisches Feld konnte angelegt werden, und es stellte einen höheren Wirkungsgrad der Ladungserfassung als im Fall der vorstehend beschriebenen Ausbildungen bereit. Die Leistung des Halbleiter-Strahlungsdetektorelements nahm jedoch mit der Zeit schnell ab und stellte keinen stabilen Betrieb für eine gewisse Zeitspanne wie im Fall des Beispiels 1 bereit.
  • Beispiel 4 zum Vergleich
  • Eine CdTe-Halbleiterkristallscheibe wurde durch Sputtern auf einer ihrer Oberflächen mit einer Schicht aus einer Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur versehen, deren Besetzungsanteil durch In45,1Cd12Te42,9 dargestellt ist (siehe 2), und sie wurde auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche mit einer Platinelektrode versehen. Das auf derartige Weise hergestellte Strahlungsdetektorelement zeigte die Schottkycharakteristik, ein höheres elektrisches Feld konnte angelegt werden, und es stellte einen höheren Wirkungsgrad der Ladungserfassung als im Fall der vorstehend beschriebenen Ausbildungen bereit. Die Leistung des Halbleiter-Strahlungsdetektorelements nahm jedoch mit der Zeit schnell ab und stellte keinen stabilen Betrieb für eine gewisse Zeitspanne wie im Fall des Beispiels 1 bereit.

Claims (1)

  1. Halbleiter-Strahlungsdetektorelement des Schottkybarriere- bzw. Sperrschicht-Typs, umfassend: ein Verbindungs- bzw. Mischhalbleiterkristall mit Cadmium und Tellur als Hauptbestandteile; und (eine) Spannungsanlegeeinrichtung(en) zum Anlegen einer Spannung an den Verbindungshalbleiterkristall, wobei die Spannungsanlegeeinrichtung eine Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez umfaßt, die auf einer Oberfläche bzw. Fläche des Verbindungshalbleiterkristalls ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Besetzungs- bzw. Okkupationsanteil bzw. -rate „z" von Tellur in der Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez im Bereich von nicht weniger als 42,9%, aber nicht höher als 50% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist; und der Besetzungs- bzw. Okkupationsanteil bzw. -rate „y" von Cadmium in der Verbindung aus Indium, Cadmium und Tellur InxCdyTez im Bereich von nicht weniger als 0%, aber nicht höher als 10% des Verhältnisses der Anzahl von Atomen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8237126B2 (en) 2007-08-17 2012-08-07 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Mictrotechnique Sa X-ray imaging device and method for the manufacturing thereof
CN102016639A (zh) * 2008-04-24 2011-04-13 住友重机械工业株式会社 半导体探测器模块及使用该半导体探测器模块的正电子断层摄影装置
GB0908583D0 (en) * 2009-05-19 2009-06-24 Durham Scient Crystals Ltd Semiconductor device contacts
US8165266B2 (en) * 2009-09-10 2012-04-24 General Electric Company Transverse scanning bone densitometer and detector used in same
DE102012215041A1 (de) * 2012-08-23 2014-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes eines direktkonvertierenden Röntgendetektors
JP6433644B2 (ja) * 2013-06-07 2018-12-05 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ 半導体ウェハのダイシング方法
RU2578103C1 (ru) * 2014-11-10 2016-03-20 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Полупроводниковый комбинированный приемник электромагнитного излучения

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4190486A (en) * 1973-10-04 1980-02-26 Hughes Aircraft Company Method for obtaining optically clear, high resistivity II-VI, III-V, and IV-VI compounds by heat treatment
FR2336804A1 (fr) * 1975-12-23 1977-07-22 Telecommunications Sa Perfectionnements apportes aux dispositifs semi-conducteurs, notamment aux detecteurs photovoltaiques comprenant un substrat a base d'un alliage cdxhg1-xte, et procede de fabrication d'un tel dispositif perfectionne
JPS5630771A (en) * 1979-08-20 1981-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of photoreceptor
US4613495A (en) * 1984-07-20 1986-09-23 Hughes Aircraft Company Growth of single crystal Cadmium-Indium-Telluride
JPS62115391A (ja) * 1985-11-13 1987-05-27 Nippon Mining Co Ltd ＣｄＴｅ放射線検出器
JPH03248578A (ja) * 1990-02-27 1991-11-06 Nikko Kyodo Co Ltd 半導体放射線検出素子の製造方法
US5510644A (en) * 1992-03-23 1996-04-23 Martin Marietta Corporation CDTE x-ray detector for use at room temperature
US5391882A (en) * 1993-06-11 1995-02-21 Santa Barbara Research Center Semiconductor gamma ray detector including compositionally graded, leakage current blocking potential barrier layers and method of fabricating the detector
US6030853A (en) * 1993-08-13 2000-02-29 Drs Fpa, L.P. Method of producing intrinsic p-type HgCdTe using CdTe capping layer
JPH07221340A (ja) * 1994-01-31 1995-08-18 Hitachi Chem Co Ltd 半導体放射線検出器
US6011264A (en) * 1994-08-11 2000-01-04 Urigal Technologies, Ltd. Apparatus, system and method for gamma ray and x-ray detection
JP4397012B2 (ja) * 2001-11-05 2010-01-13 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 孔型電極を有する半導体イメージセンサ及びその製造方法

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