JP2003315464A - Ｘ線検出器 - Google Patents
Ｘ線検出器Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚
膜形成時に潜在的に生成される構造欠陥と、欠陥の電荷
捕獲中心への変化を最低限に抑えて、感度が劣化しない
大面積Ｘ線検出器を提供する。 【解決手段】 Ｘ線に有感な半導体層に、アルカリ金属
が０．０１ppmから１０ppmの範囲だけドーピングされた
アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４を用い
る。これにより、構造欠陥と欠陥の電荷捕獲中心への変
化が最低限に抑えられ、感度劣化の殆どないＸ線検出器
を得ることができる。
膜形成時に潜在的に生成される構造欠陥と、欠陥の電荷
捕獲中心への変化を最低限に抑えて、感度が劣化しない
大面積Ｘ線検出器を提供する。 【解決手段】 Ｘ線に有感な半導体層に、アルカリ金属
が０．０１ppmから１０ppmの範囲だけドーピングされた
アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４を用い
る。これにより、構造欠陥と欠陥の電荷捕獲中心への変
化が最低限に抑えられ、感度劣化の殆どないＸ線検出器
を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、医療分野、工業
分野、原子力分野等のＸ線を計測するためのＸ線検出器
に関する。
分野、原子力分野等のＸ線を計測するためのＸ線検出器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の両側に電極を形成し、前記電極
間に所定のバイアス電圧を印加して、Ｘ線入射によって
前記半導体内部に発生する電荷を、電気信号として検出
するＸ線検出器では、使用される半導体の材料が用途に
応じて種々の材料が使い分けられており、その製法も様
々である。一般的に、エネルギー分解能を要するＸ線検
出器の用途には、シリコン（Ｓｉ）等の高純度単結晶半
導体が使用される傾向にある。
間に所定のバイアス電圧を印加して、Ｘ線入射によって
前記半導体内部に発生する電荷を、電気信号として検出
するＸ線検出器では、使用される半導体の材料が用途に
応じて種々の材料が使い分けられており、その製法も様
々である。一般的に、エネルギー分解能を要するＸ線検
出器の用途には、シリコン（Ｓｉ）等の高純度単結晶半
導体が使用される傾向にある。
【０００３】この中で、アモルファス・セレン（ａ−Ｓ
ｅ）を用いたＸ線検出器は、真空蒸着法等の薄膜形成技
術を利用して容易に１０００cm2以上のサイズの高抵抗
厚膜を得ることができ、大面積のＸ線計測が必要な分野
への用途として最適である。
ｅ）を用いたＸ線検出器は、真空蒸着法等の薄膜形成技
術を利用して容易に１０００cm2以上のサイズの高抵抗
厚膜を得ることができ、大面積のＸ線計測が必要な分野
への用途として最適である。
【０００４】しかし、このような方法で形成したアモル
ファス・セレン（ａ−Ｓｅ）膜は、構造欠陥を多く含
む。そこで、性能を改善するために、適量の不純物を添
加(ドーピング)することが一般的に行われている。
ファス・セレン（ａ−Ｓｅ）膜は、構造欠陥を多く含
む。そこで、性能を改善するために、適量の不純物を添
加(ドーピング)することが一般的に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、上述した従来の装置では、単結晶半導
体と異なり、潜在的に構造欠陥が多数存在する。そのた
めＸ線入射によって半導体層に生成した電子・正孔の電
荷移動媒体（キャリア）がこれらに捕獲されるので、捕
捉されたキャリアを電気信号として取り出すことができ
ず、Ｘ線検出器の感度が劣化するという現象が起こる。
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、上述した従来の装置では、単結晶半導
体と異なり、潜在的に構造欠陥が多数存在する。そのた
めＸ線入射によって半導体層に生成した電子・正孔の電
荷移動媒体（キャリア）がこれらに捕獲されるので、捕
捉されたキャリアを電気信号として取り出すことができ
ず、Ｘ線検出器の感度が劣化するという現象が起こる。
【０００６】以下、上記の現象について図２を参照しな
がら具体的に説明する。なお、図２は、Ｘ線検出器の内
部構造を説明する図である。
がら具体的に説明する。なお、図２は、Ｘ線検出器の内
部構造を説明する図である。
【０００７】アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）中の構
造欠陥には、図２(ｂ)に示すように、再結合中心である
Ｄ0と、Ｄ0がイオン化したＤ+（電子捕獲中心）および
Ｄ-（正孔捕獲中心）とがある一定の比率で存在してい
る。この時のＤ+とＤ-の密度により、Ｘ線検出器の初期
の感度の値が決まることになる。この状態は以下の式で
表される。 ２Ｄ0 → Ｄ+ ＋ Ｄ-
造欠陥には、図２(ｂ)に示すように、再結合中心である
Ｄ0と、Ｄ0がイオン化したＤ+（電子捕獲中心）および
Ｄ-（正孔捕獲中心）とがある一定の比率で存在してい
る。この時のＤ+とＤ-の密度により、Ｘ線検出器の初期
の感度の値が決まることになる。この状態は以下の式で
表される。 ２Ｄ0 → Ｄ+ ＋ Ｄ-
【０００８】この状態でＸ線が入射し、電子（ｅ-）・
正孔（ｈ+）の電荷移動媒体（キャリア）がアモルファ
ス・セレン（ａ−Ｓｅ）中に発生すると、これらがまず
再結合中心Ｄ0に捕らえられ、それぞれがＤ-とＤ+に変
化する。こうしてＤ+とＤ-の密度が増加していくことに
よって、感度の劣化が生ずる。この関係は、次の２つの
式で表される。 Ｄ0 ＋ ｅ- → Ｄ- Ｄ0 ＋ ｈ+ → Ｄ+
正孔（ｈ+）の電荷移動媒体（キャリア）がアモルファ
ス・セレン（ａ−Ｓｅ）中に発生すると、これらがまず
再結合中心Ｄ0に捕らえられ、それぞれがＤ-とＤ+に変
化する。こうしてＤ+とＤ-の密度が増加していくことに
よって、感度の劣化が生ずる。この関係は、次の２つの
式で表される。 Ｄ0 ＋ ｅ- → Ｄ- Ｄ0 ＋ ｈ+ → Ｄ+
【０００９】この発明は、アモルファス・セレン（ａ−
Ｓｅ）中の構造欠陥を補償して、感度劣化のないＸ線検
出器を提供することを目的とする。
Ｓｅ）中の構造欠陥を補償して、感度劣化のないＸ線検
出器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、半導体の両側に電極を形
成し、前記電極間に所定のバイアス電圧を印加して、Ｘ
線入射によって前記半導体内部に発生する電荷を電気信
号として検出するＸ線検出器において、前記半導体は、
アルカリ金属が所定の量だけドーピングされたアモルフ
ァス・セレン（ａ−Ｓｅ）であることを特徴とするもの
である。
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、半導体の両側に電極を形
成し、前記電極間に所定のバイアス電圧を印加して、Ｘ
線入射によって前記半導体内部に発生する電荷を電気信
号として検出するＸ線検出器において、前記半導体は、
アルカリ金属が所定の量だけドーピングされたアモルフ
ァス・セレン（ａ−Ｓｅ）であることを特徴とするもの
である。
【００１１】（作用・効果）図２(ａ)に示すように、Ｘ
線に有感な半導体層であるアモルファス・セレン（ａ−
Ｓｅ）中に、イオン化傾向の大きいアルカリ金属Ｍが、
構造欠陥Ｄ0を補償する量に等しく添加(ドーピング)さ
れているため、アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）中の
構造欠陥は、再結合中心であるＤ0と、Ｄ0が負イオン化
したＤ-（正孔捕獲中心）だけである。この状態は以下
の式（１）で表される。
線に有感な半導体層であるアモルファス・セレン（ａ−
Ｓｅ）中に、イオン化傾向の大きいアルカリ金属Ｍが、
構造欠陥Ｄ0を補償する量に等しく添加(ドーピング)さ
れているため、アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）中の
構造欠陥は、再結合中心であるＤ0と、Ｄ0が負イオン化
したＤ-（正孔捕獲中心）だけである。この状態は以下
の式（１）で表される。
【００１２】
２Ｄ0 ＋ Ｍ → Ｍ+ ＋ Ｄ- ＋ Ｄ0 ・・・ （１）
【００１３】この状態でＸ線が入射し、電子（ｅ-）・
正孔（ｈ+）の電荷移動媒体（キャリア）がａ−Ｓｅ中
に発生すると、電子は再結合中心Ｄ0に捕らえられ、Ｄ-
に変化し、正孔はＤ-に捕らえられてＤ0に変化する。こ
の関係は、次の２つの式（２），（３）で表される。
正孔（ｈ+）の電荷移動媒体（キャリア）がａ−Ｓｅ中
に発生すると、電子は再結合中心Ｄ0に捕らえられ、Ｄ-
に変化し、正孔はＤ-に捕らえられてＤ0に変化する。こ
の関係は、次の２つの式（２），（３）で表される。
【００１４】Ｄ0 ＋ ｅ- → Ｄ- ・・・ （２）
Ｄ- ＋ ｈ+ → Ｄ0 ・・・ （３）
【００１５】これらの式（２），（３）からわかるよう
に、電子の捕獲確率と正孔の捕獲確率が全く等しけれ
ば、Ｄ-の密度が増加していくことはなく、感度の劣化
は生じない。たとえ電子の捕獲確率が正孔の捕獲確率よ
りも大きく、Ｄ-の密度が増加していくことがあったと
しても、捕獲量が増加するのは正孔だけであり、電子の
捕獲量の増加は起こらないので、感度劣化の量は半分に
抑えられる。
に、電子の捕獲確率と正孔の捕獲確率が全く等しけれ
ば、Ｄ-の密度が増加していくことはなく、感度の劣化
は生じない。たとえ電子の捕獲確率が正孔の捕獲確率よ
りも大きく、Ｄ-の密度が増加していくことがあったと
しても、捕獲量が増加するのは正孔だけであり、電子の
捕獲量の増加は起こらないので、感度劣化の量は半分に
抑えられる。
【００１６】また、上記のように構成されたＸ線検出器
は、Ｘ線が入射する側の電極が、正極、すなわち、電位
が高くなるようにバイアス電圧が印加されることが好ま
しい（請求項２）。
は、Ｘ線が入射する側の電極が、正極、すなわち、電位
が高くなるようにバイアス電圧が印加されることが好ま
しい（請求項２）。
【００１７】（作用・効果）Ｘ線が入射する側の電極
が、正極、すなわち、電位が高くなるようにバイアス電
圧が印加されているため、図３に示すように、Ｘ線入射
によって発生した電子はＸ線入射側に、正孔はその反対
側に移動する。また、Ｘ線と物質との相互作用の特徴と
して、物質の表面ほど反応が起こりやすいという性質が
あるため、Ｘ線入射によって発生する電子の多くはＸ線
入射面付近で発生し、かつ、移動方向がＸ線入射側の電
極方向であるため移動距離が短い。
が、正極、すなわち、電位が高くなるようにバイアス電
圧が印加されているため、図３に示すように、Ｘ線入射
によって発生した電子はＸ線入射側に、正孔はその反対
側に移動する。また、Ｘ線と物質との相互作用の特徴と
して、物質の表面ほど反応が起こりやすいという性質が
あるため、Ｘ線入射によって発生する電子の多くはＸ線
入射面付近で発生し、かつ、移動方向がＸ線入射側の電
極方向であるため移動距離が短い。
【００１８】したがって、電子が再結合中心Ｄ0に捕ら
えられずに電極に到達する確率が大きくなり、Ｄ-の増
加が最小限に抑えられる。こうして、電子の捕獲量の増
加が抑えられるだけでなく、正孔の捕獲量の増加も抑え
られ、感度劣化の殆どないＸ線検出器を得ることができ
る。
えられずに電極に到達する確率が大きくなり、Ｄ-の増
加が最小限に抑えられる。こうして、電子の捕獲量の増
加が抑えられるだけでなく、正孔の捕獲量の増加も抑え
られ、感度劣化の殆どないＸ線検出器を得ることができ
る。
【００１９】また、上記のよう構成されたＸ線検出器
は、ドーピングされたアルカリ金属の量が０．０１〜１
０ppmの範囲であることが好ましい（請求項３）。な
お、より好ましくは０．０５ppmから２ppmの範囲であ
る。
は、ドーピングされたアルカリ金属の量が０．０１〜１
０ppmの範囲であることが好ましい（請求項３）。な
お、より好ましくは０．０５ppmから２ppmの範囲であ
る。
【００２０】添加(ドーピング)されたアルカリ金属の量
が、０．０１ppmから１０ppmの範囲であるため、ａ−Ｓ
ｅの構造欠陥Ｄ0を補償する量にほぼ等しく、（１）式
の反応が確実に起り、感度劣化は抑えられる。
が、０．０１ppmから１０ppmの範囲であるため、ａ−Ｓ
ｅの構造欠陥Ｄ0を補償する量にほぼ等しく、（１）式
の反応が確実に起り、感度劣化は抑えられる。
【００２１】もし仮に、０．０１ppmよりも少ない場合
には、アルカリ金属の効果が薄れて感度劣化が生じ、１
０ppmよりも多い場合には、アルカリ金属が単体で析出
する等の現象が起り、暗電流の増加や、感度の急激な低
下が起こる。
には、アルカリ金属の効果が薄れて感度劣化が生じ、１
０ppmよりも多い場合には、アルカリ金属が単体で析出
する等の現象が起り、暗電流の増加や、感度の急激な低
下が起こる。
【００２２】当然のことながら、この量の範囲内であっ
ても、アルカリ金属の種類と、蒸着温度や基板温度等の
成膜条件によって最適値が存在する。例えば、０．０５
ppmから２ppmの範囲である。
ても、アルカリ金属の種類と、蒸着温度や基板温度等の
成膜条件によって最適値が存在する。例えば、０．０５
ppmから２ppmの範囲である。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施例を説明する。図１ないし図４はこの発明の一実
施例に係り、図１は実施例に係るＸ線検出器の概略断面
図、図２は実施例のＸ線検出器の内部構造を説明する
図、図３はＸ線検出器の作用を説明する図、図４はＸ線
検出器の変形実施例を示す概略断面図である。
一実施例を説明する。図１ないし図４はこの発明の一実
施例に係り、図１は実施例に係るＸ線検出器の概略断面
図、図２は実施例のＸ線検出器の内部構造を説明する
図、図３はＸ線検出器の作用を説明する図、図４はＸ線
検出器の変形実施例を示す概略断面図である。
【００２４】この実施例に係るＸ線検出器は、図１に示
すように、キャリア収集電極１と下部キャリア選択層２
とが形成されたガラス基板等の絶縁性の基板３上に、
０．０１ppmから１０ppmの範囲、より好ましくは０．０
５ppmから２ppmの範囲であるように、アルカリ金属が添
加(ドーピング)されたアモルファス・セレン（ａ−Ｓ
ｅ）半導体厚膜４が形成され、ａ−Ｓｅ半導体厚膜１の
上面には、上部キャリア選択層５を介して電圧印加電極
６が形成されている。
すように、キャリア収集電極１と下部キャリア選択層２
とが形成されたガラス基板等の絶縁性の基板３上に、
０．０１ppmから１０ppmの範囲、より好ましくは０．０
５ppmから２ppmの範囲であるように、アルカリ金属が添
加(ドーピング)されたアモルファス・セレン（ａ−Ｓ
ｅ）半導体厚膜４が形成され、ａ−Ｓｅ半導体厚膜１の
上面には、上部キャリア選択層５を介して電圧印加電極
６が形成されている。
【００２５】下部及び上部のキャリア選択層２，５は、
暗電流を抑えるためのものであり、電圧印加電極６に正
バイアスを印加する場合には、上部キャリア選択層５に
は、正孔の注入を制限するために、例えばＣｄＳのよう
なｎ型の半導体層やＳｂ2Ｓ3のような半絶縁層が用いら
れる。また、下部キャリア選択層２には、電子の注入を
制限するために、例えばＡｓＳｅのようなｐ型の半導体
層やＳｂ2Ｓ3のような半絶縁層が用いられる。
暗電流を抑えるためのものであり、電圧印加電極６に正
バイアスを印加する場合には、上部キャリア選択層５に
は、正孔の注入を制限するために、例えばＣｄＳのよう
なｎ型の半導体層やＳｂ2Ｓ3のような半絶縁層が用いら
れる。また、下部キャリア選択層２には、電子の注入を
制限するために、例えばＡｓＳｅのようなｐ型の半導体
層やＳｂ2Ｓ3のような半絶縁層が用いられる。
【００２６】この実施例に係るＸ線検出器は、電圧印加
電極６にバイアス電圧を印加して使用し、Ｘ線入射によ
ってアモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４内
部に発生する電荷（電子・正孔）が、それぞれ両電極方
向に移動することによって誘起される電荷を、キャリア
収集電極１から電気信号として検出する。
電極６にバイアス電圧を印加して使用し、Ｘ線入射によ
ってアモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４内
部に発生する電荷（電子・正孔）が、それぞれ両電極方
向に移動することによって誘起される電荷を、キャリア
収集電極１から電気信号として検出する。
【００２７】アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体
厚膜４の内部には、図２(ｂ)に示すように、再結合中心
であるＤ0と、Ｄ0がイオン化したＤ+（電子捕獲中心）
およびＤ-（正孔捕獲中心）の３種類の構造欠陥が潜在
的に存在する。しかし、この実施例に係るＸ線検出器の
場合は、アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜
４にはアルカリ金属Ｍが添加(ドーピング)されているの
で、図２(ａ)に示すように、Ｄ0とＤ-しか存在しない。
感度の値はＤ+，Ｄ-の密度によって決まるが、上記
（２）式に従ってＸ線照射によってＤ-が増加して行く
が、Ｄ+の増加はないので、Ｘ線検出器の感度の劣化は
半分に抑えられる。
厚膜４の内部には、図２(ｂ)に示すように、再結合中心
であるＤ0と、Ｄ0がイオン化したＤ+（電子捕獲中心）
およびＤ-（正孔捕獲中心）の３種類の構造欠陥が潜在
的に存在する。しかし、この実施例に係るＸ線検出器の
場合は、アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜
４にはアルカリ金属Ｍが添加(ドーピング)されているの
で、図２(ａ)に示すように、Ｄ0とＤ-しか存在しない。
感度の値はＤ+，Ｄ-の密度によって決まるが、上記
（２）式に従ってＸ線照射によってＤ-が増加して行く
が、Ｄ+の増加はないので、Ｘ線検出器の感度の劣化は
半分に抑えられる。
【００２８】さらに、Ｘ線入射側の電極すなわち、図３
においては電圧印加電極６の電位が、キャリア収集電極
１の電位よりも高くなるように正のバイアス電圧を印加
した場合は、図３に示すように、Ｘ線入射によって発生
した電子はＸ線入射側に、正孔はその反対側に移動す
る。また、Ｘ線と物質との相互作用の特徴として、物質
の表面ほど反応が起こりやすいという性質があるので、
Ｘ線入射によって発生する電子の多くはＸ線入射面付近
で発生し、かつ、移動方向がＸ線入射側の電極方向であ
るためその移動距離を短くすることができる。よって、
電子が再結合中心Ｄ0に捕らえられずに電圧印加電極６
に到達する確率は大きくなり、Ｄ-の増加が最小限に抑
えられる。その結果、Ｘ線検出器の感度劣化は殆どなく
なる。
においては電圧印加電極６の電位が、キャリア収集電極
１の電位よりも高くなるように正のバイアス電圧を印加
した場合は、図３に示すように、Ｘ線入射によって発生
した電子はＸ線入射側に、正孔はその反対側に移動す
る。また、Ｘ線と物質との相互作用の特徴として、物質
の表面ほど反応が起こりやすいという性質があるので、
Ｘ線入射によって発生する電子の多くはＸ線入射面付近
で発生し、かつ、移動方向がＸ線入射側の電極方向であ
るためその移動距離を短くすることができる。よって、
電子が再結合中心Ｄ0に捕らえられずに電圧印加電極６
に到達する確率は大きくなり、Ｄ-の増加が最小限に抑
えられる。その結果、Ｘ線検出器の感度劣化は殆どなく
なる。
【００２９】この実施例に係るＸ線検出器を２次元マト
リックス状の複数チャネルに展開し、各キャリア収集電
極１１に電荷蓄積用のコンデンサ１２および電荷読み出
し用のスイッチ素子１３を設けて２次元アレイ構成とし
た変形実施例の概略断面図を図４に示す。なお、構成に
よっては上述したＸ線検出器と同符号を付すことで詳細
な説明を省略する。
リックス状の複数チャネルに展開し、各キャリア収集電
極１１に電荷蓄積用のコンデンサ１２および電荷読み出
し用のスイッチ素子１３を設けて２次元アレイ構成とし
た変形実施例の概略断面図を図４に示す。なお、構成に
よっては上述したＸ線検出器と同符号を付すことで詳細
な説明を省略する。
【００３０】この変形例に係るＸ線検出器は、共通電極
として全面的に形成された電圧印加電極１４にバイアス
電圧が印加された状態で、Ｘ線が照射された場合、それ
に伴って生成した電荷（電子・正孔）が両電極方向にそ
れぞれ移動し、Ｘ線の入射場所に応じたキャリア収集電
極１１を介して接続された電荷蓄積用のコンデンサ１２
に誘導電荷が蓄積されるとともに、読み出しタイミング
になった時に、ゲートドライバ１５からゲートライン１
６を介してオン信号が送り込まれてスイッチ素子１３が
オン（接続）となり、蓄積電荷が放射線検出信号として
読み出しライン１７から電荷−電圧変換器群１８および
マルチプレクサ１９を順に経てデジタル信号として外部
に送り出されて、２次元のＸ線像を得る構成になってい
る。
として全面的に形成された電圧印加電極１４にバイアス
電圧が印加された状態で、Ｘ線が照射された場合、それ
に伴って生成した電荷（電子・正孔）が両電極方向にそ
れぞれ移動し、Ｘ線の入射場所に応じたキャリア収集電
極１１を介して接続された電荷蓄積用のコンデンサ１２
に誘導電荷が蓄積されるとともに、読み出しタイミング
になった時に、ゲートドライバ１５からゲートライン１
６を介してオン信号が送り込まれてスイッチ素子１３が
オン（接続）となり、蓄積電荷が放射線検出信号として
読み出しライン１７から電荷−電圧変換器群１８および
マルチプレクサ１９を順に経てデジタル信号として外部
に送り出されて、２次元のＸ線像を得る構成になってい
る。
【００３１】このような２次元アレイ構成にした場合、
この発明に係るＸ線検出器の特徴が顕著に現れる。すな
わち、従来のＸ線検出器の場合は、Ｘ線の入射強度に応
じて感度劣化が起こるため、局所的な感度ムラが生じ、
その後に撮影する画質への影響が顕著に現れる。その一
方、この変形実施例に係るＸ線検出器は、アモルファス
・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜２０にアルカリ金属が
添加(ドーピング)されており、電圧印加電極１４に正バ
イアスを印加して使用するため、感度劣化が殆どなく、
感度ムラのような画質劣化は生じない。
この発明に係るＸ線検出器の特徴が顕著に現れる。すな
わち、従来のＸ線検出器の場合は、Ｘ線の入射強度に応
じて感度劣化が起こるため、局所的な感度ムラが生じ、
その後に撮影する画質への影響が顕著に現れる。その一
方、この変形実施例に係るＸ線検出器は、アモルファス
・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜２０にアルカリ金属が
添加(ドーピング)されており、電圧印加電極１４に正バ
イアスを印加して使用するため、感度劣化が殆どなく、
感度ムラのような画質劣化は生じない。
【００３２】上述したＸ線検出器と、その変形実施例に
おいて、アルカリ金属の例として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが代
表的であるが、この発明の作用で説明したように、イオ
ン化傾向が大きく、還元効果のある元素であれば、Ｃａ
のようなアルカリ土類金属や、Ｈのような非金属元素を
ドーピングしても同様な効果が得られる。
おいて、アルカリ金属の例として、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋが代
表的であるが、この発明の作用で説明したように、イオ
ン化傾向が大きく、還元効果のある元素であれば、Ｃａ
のようなアルカリ土類金属や、Ｈのような非金属元素を
ドーピングしても同様な効果が得られる。
【００３３】＜この発明品の測定データ及び従来例との
比較＞次に、この実施例に係るＸ線検出器で、感度劣化
が改善されることを実際に確かめる。
比較＞次に、この実施例に係るＸ線検出器で、感度劣化
が改善されることを実際に確かめる。
【００３４】サンプルは、以下の表１に示すように、ア
モルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜２０中にア
ルカリ金属Ｎａをそれぞれ、０．０１ppm、０．１ppm、
０．５ppm、１．０ppm、５．０ppm、１０．０ppm添加
(ドーピング)した試験用１、試験用２、試験用３、試験
用４、試験用５および試験用６のＸ線検出器と、２０．
０ppmのアルカリ金属Ｎａをドーピングした比較用１の
Ｘ線検出器と、ノンドープのアモルファス・セレン（ａ
−Ｓｅ）半導体厚膜を形成した比較用２の８つのＸ線検
出器である。なお、各Ｘ線検出器のアモルファス・セレ
ン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４の厚さは全て１ｍｍであ
る。
モルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜２０中にア
ルカリ金属Ｎａをそれぞれ、０．０１ppm、０．１ppm、
０．５ppm、１．０ppm、５．０ppm、１０．０ppm添加
(ドーピング)した試験用１、試験用２、試験用３、試験
用４、試験用５および試験用６のＸ線検出器と、２０．
０ppmのアルカリ金属Ｎａをドーピングした比較用１の
Ｘ線検出器と、ノンドープのアモルファス・セレン（ａ
−Ｓｅ）半導体厚膜を形成した比較用２の８つのＸ線検
出器である。なお、各Ｘ線検出器のアモルファス・セレ
ン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜４の厚さは全て１ｍｍであ
る。
【００３５】
【表１】
【００３６】試験用・比較用ともに、電圧印加電極６に
それぞれ±１０ｋＶのバイアス電圧を印加するととも
に、キャリア収集電極１に電流計を接続して、信号電流
が読み出せるようにした。この状態で、管電圧８０ｋ
Ｖ、管電流２．２ｍＡの条件でアルミニウム製のフィル
ター１ｍｍを通したＸ線を１５分間連続照射し、信号電
流の変化を記録した。このときの信号電流の変化の例を
図５に示す。
それぞれ±１０ｋＶのバイアス電圧を印加するととも
に、キャリア収集電極１に電流計を接続して、信号電流
が読み出せるようにした。この状態で、管電圧８０ｋ
Ｖ、管電流２．２ｍＡの条件でアルミニウム製のフィル
ター１ｍｍを通したＸ線を１５分間連続照射し、信号電
流の変化を記録した。このときの信号電流の変化の例を
図５に示す。
【００３７】比較用２のＸ線検出器は、正負バイアスと
もに指数関数的に信号電流が低下していくが、試験用３
のＸ線検出器は、正バイアスでは殆ど信号電流が変化せ
ず、負バイアスでも低下傾向が小さいことがわかる。な
お、表１中の信号電流劣化量ΔＩは、Ｘ線照射直後の信
号電流と、１５分後の信号電流の差、すなわち、感度劣
化量を表す。
もに指数関数的に信号電流が低下していくが、試験用３
のＸ線検出器は、正バイアスでは殆ど信号電流が変化せ
ず、負バイアスでも低下傾向が小さいことがわかる。な
お、表１中の信号電流劣化量ΔＩは、Ｘ線照射直後の信
号電流と、１５分後の信号電流の差、すなわち、感度劣
化量を表す。
【００３８】上記の結果から、アルカリ金属Ｎａのドー
プ量が０．０１〜１０．０ppmの範囲で信号電流劣化量
ΔＩが小さく、感度劣化が少ないことがわかる。また、
負バイアスに比べて、正バイアスの感度劣化の方が小さ
いことがわかる。
プ量が０．０１〜１０．０ppmの範囲で信号電流劣化量
ΔＩが小さく、感度劣化が少ないことがわかる。また、
負バイアスに比べて、正バイアスの感度劣化の方が小さ
いことがわかる。
【００３９】また、同様にカリウム（Ｋ）を０．５ｐｐ
ｍドーピングした試験用７のＸ線検出器を作成し、信号
電流の変化を調べた。その結果を次の表２に示す。カリ
ウム（Ｋ）をドープしていない比較用２の検出器より
も、信号電流劣化量が明らかに小さいことがわかる。
ｍドーピングした試験用７のＸ線検出器を作成し、信号
電流の変化を調べた。その結果を次の表２に示す。カリ
ウム（Ｋ）をドープしていない比較用２の検出器より
も、信号電流劣化量が明らかに小さいことがわかる。
【００４０】
【表２】
【００４１】また、リチウム（Ｌｉ）を０．１ｐｐｍド
ーピングした試験用８のＸ線検出器を作成し、同様に信
号電流の変化を調べた。その結果を次の表３に示す。リ
チウム（Ｌｉ）をドープしていない比較用２の検出器よ
りも、信号電流劣化量が明らかに小さいことがわかる。
ーピングした試験用８のＸ線検出器を作成し、同様に信
号電流の変化を調べた。その結果を次の表３に示す。リ
チウム（Ｌｉ）をドープしていない比較用２の検出器よ
りも、信号電流劣化量が明らかに小さいことがわかる。
【００４２】
【表３】
【００４３】これらの結果より、ナトリウム（Ｎａ）以
外のアルカリ金属をドーピングしても同様な結果が得ら
れ、感度劣化を抑制できることがわかる。
外のアルカリ金属をドーピングしても同様な結果が得ら
れ、感度劣化を抑制できることがわかる。
【００４４】なお、この発明は上述した実施形態に限定
されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、Ｘ線に有感な半導体層に、アルカリ金属が
０．０１ppmから１０ppmの範囲だけ添加(ドーピング)さ
れたアモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜を用
いているので、構造欠陥と欠陥の電荷捕獲中心への変化
が最低限に抑えられ、感度劣化の殆どないＸ線検出器を
得ることができる。
明によれば、Ｘ線に有感な半導体層に、アルカリ金属が
０．０１ppmから１０ppmの範囲だけ添加(ドーピング)さ
れたアモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導体厚膜を用
いているので、構造欠陥と欠陥の電荷捕獲中心への変化
が最低限に抑えられ、感度劣化の殆どないＸ線検出器を
得ることができる。
【００４６】このような効果は２次元アレイ構成にした
時に顕著に現れ、局所的な感度劣化による感度ムラが生
じない大面積Ｘ線画像検出器を得ることができる。
時に顕著に現れ、局所的な感度劣化による感度ムラが生
じない大面積Ｘ線画像検出器を得ることができる。
【図１】この発明の一実施形態であるＸ線検出器の構成
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】この発明の一実施形態であるＸ線検出器の内部
構造を説明する図である。
構造を説明する図である。
【図３】この発明の一実施形態であるＸ線検出器の作用
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】この発明の変形実施例であるＸ線検出器の構成
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図５】試験用３・比較用２の２つのＸ線検出器の信号
電流の変化を示すグラフである。
電流の変化を示すグラフである。
１，１１ … キャリア収集電極
２ … 下部キャリア選択層
３ … 基板
５ … 上部キャリア選択層
６ … 電圧印加電極
１２ … コンデンサ
１３ … スイッチ素子
１４ … 電圧印加電極
１５ … ゲートドライバ
１６ … ゲートライン
１７ … 読み出しライン
１８ … 電荷−電圧変換器群
１９ … マルチプレクサ
４，２０ … アモルファス・セレン（ａ−Ｓｅ）半導
体厚膜
体厚膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐藤 賢治
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
(72)発明者 佐藤 敏幸
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
(72)発明者 中山 貴之
山梨県甲府市宮原町1014番地 山梨電子工
業株式会社内
(72)発明者 志村 陽一郎
山梨県甲府市宮原町1014番地 山梨電子工
業株式会社内
(72)発明者 島 和彦
山梨県甲府市宮原町1014番地 山梨電子工
業株式会社内
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 EE29 FF02 GG21 JJ40
4M118 AA06 AA10 AB01 BA05 CA14
CB05 GA10
5F088 AA11 AB01 BA03 BB06 BB07
EA04 EA16 KA03 KA08 LA08
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体の両側に電極を形成し、前記電極
間に所定のバイアス電圧を印加して、Ｘ線入射によって
前記半導体内部に発生する電荷を電気信号として検出す
るＸ線検出器において、前記半導体は、アルカリ金属が
所定の量だけドーピングされたアモルファス・セレン
（ａ−Ｓｅ）であることを特徴とするＸ線検出器。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＸ線検出器において、
Ｘ線が入射する側の電極が、正極、すなわち、電位が高
くなるようにバイアス電圧が印加されることを特徴とす
るＸ線検出器。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のＸ線検
出器において、ドーピングされたアルカリ金属の量が、
０．０１〜１０ppmの範囲であることを特徴とするＸ線
検出器。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2002120678A JP4188619B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Ｘ線検出器 |
| EP03008575A EP1357608B1 (en) | 2002-04-23 | 2003-04-14 | X-ray detector |
| DE60319905T DE60319905T2 (de) | 2002-04-23 | 2003-04-14 | Röntgenstrahlungsdetektor |
| US10/417,149 US7554092B2 (en) | 2002-04-23 | 2003-04-17 | X-ray detector |
| KR10-2003-0024268A KR20030084610A (ko) | 2002-04-23 | 2003-04-17 | Ｘ선 검출기 |
| CNB03110679XA CN1256065C (zh) | 2002-04-23 | 2003-04-22 | X射线探测器 |
| CA2426204A CA2426204C (en) | 2002-04-23 | 2003-04-22 | X-ray detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120678A JP4188619B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Ｘ線検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007332471A Division JP2008151795A (ja) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Ｘ線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315464A true JP2003315464A (ja) | 2003-11-06 |
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Family
ID=28786766
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002120678A Expired - Lifetime JP4188619B2 (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Ｘ線検出器 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1357608B1 (ja) |
| JP (1) | JP4188619B2 (ja) |
| KR (1) | KR20030084610A (ja) |
| CN (1) | CN1256065C (ja) |
| CA (1) | CA2426204C (ja) |
| DE (1) | DE60319905T2 (ja) |
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| JP2008227036A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Fujifilm Corp | 放射線平面検出器 |
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| JP2009283834A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Fujifilm Corp | 放射線検出器 |
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| EP1780802B1 (en) * | 2005-11-01 | 2012-03-28 | Fujifilm Corporation | X-ray radiation image detector based on amorphous selen |
| US7723692B2 (en) * | 2005-11-21 | 2010-05-25 | Fujifilm Corporation | Solid state radiation sensor and manufacturing method of the same |
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| CN104795419B (zh) | 2015-05-11 | 2018-05-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | X射线平板探测器 |
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| CN112040868A (zh) | 2018-05-14 | 2020-12-04 | 深圳帧观德芯科技有限公司 | 用于对前列腺进行成像的装置 |
| CN109888051B (zh) * | 2019-03-08 | 2020-11-27 | 中国科学院物理研究所 | 一种x射线探测器及其制造方法 |
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