JP2009135212A - Radiation image detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain the electrical characteristics (dark current, defect) of a radiation detector for the long term. <P>SOLUTION: A radiation image detector is formed by laminating a bias electrode 8 for transmitting the electromagnetic wave for recording which carries an image information, a photoconductive layer 5 for recording whose main component being a-Se for generating charges by the irradiation with the electromagnetic wave for recording transmitted through the bias electrode 8, a charge accumulator for accumulating the generated charges, a plurality of reference electrodes 2, and a substrate 1 in this order. In the detector, a first intermediate layer 7 consisting of antimony sulfide, and a second intermediate layer 6 consisting of an a-Se layer containing at least one species from among an alkali metal fluoride, an alkaline earth metal fluoride, an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide, SiO<SB>x</SB>, GeO<SB>x</SB>(0.5≤x≤1.5 for both x) as a specific material, are laminated and provided between the bias electrode 8 and the photoconductive layer 5 for recording so that the second intermediate layer 6 faces the photoconductive layer 5 for recording, and the average concentration of the specific material in the second intermediate layer 6 is made to be ≥0.0003 mol% and ≤0.003 mol%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、X線などの放射線撮像装置に適用して好適な放射線画像検出器に関するものである。   The present invention relates to a radiation image detector suitable for application to a radiation imaging apparatus such as an X-ray.

医療診断を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して電気信号に変換する放射線画像検出器(半導体を主要部とするもの)を使用した放射線撮像装置が知られている。放射線画像検出器としては、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度CsI:Tl、GOS(GdS:Tb)などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式からは、放射線の照射により発生した電荷を蓄積容量に蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)などの電気的スイッチを1画素ずつON・OFFすることにより読み取る方式(以下、TFT方式ともいう)と、放射線の照射により発生した電荷を蓄電部に蓄積し、その蓄積した電荷を光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式とに大別される。 2. Description of the Related Art In radiography for medical diagnosis, there is known a radiation imaging apparatus that uses a radiation image detector (which mainly includes a semiconductor) that detects radiation and converts it into an electrical signal. As a radiation image detector, a direct conversion method in which radiation is directly converted into charges and accumulated, and radiation is converted into light once by a scintillator such as CsI: Tl or GOS (Gd 2 O 2 S: Tb). There is an indirect conversion method in which light is converted into electric charges by a photoconductive layer and accumulated. Further, from the reading method, charges generated by radiation irradiation are stored in a storage capacitor, and the stored charges are read by turning on and off an electrical switch such as a thin film transistor (TFT) one pixel at a time. A so-called optical reading method in which charges generated by radiation irradiation are stored in a power storage unit, and the stored charges are read using a semiconductor material that generates charges by light irradiation. It is roughly divided into

直接変換方式の放射線画像検出器は、放射線感応型の半導体膜(記録用光導電層)の表面に形成されたバイアス電極と、基板上に形成された基準電極との間で所定のバイアス電圧を印加するとともに、半導体膜の裏面に形成された電荷収集電極で放射線照射に伴って生成した電荷を収集して放射線検出信号として取り出すことにより放射線の検出を行う構成となっており、記録用光導電層は、高い暗抵抗を有し、応答速度が優れているという利点からアモルファスセレン(a−Se)により形成されることが多い。   The direct conversion type radiographic image detector applies a predetermined bias voltage between the bias electrode formed on the surface of the radiation-sensitive semiconductor film (recording photoconductive layer) and the reference electrode formed on the substrate. It is configured to detect the radiation by collecting the electric charge generated with the irradiation with the charge collecting electrode formed on the back surface of the semiconductor film and taking it out as a radiation detection signal. The layer is often formed of amorphous selenium (a-Se) because of the advantages of high dark resistance and excellent response speed.

一般に、上記電極材料は、環境安定性の観点からAu,Pt,Pdのような仕事関数の大きな(5eV程度)金属材料が用いられることが多い。a−Seの仕事関数は約5.8eVであり、上記電極材料との差が小さいため、a−Se上に電極を形成し、電位が正となるバイアス電圧を印加すると、電極からa−Seへ電界に助けられて注入した正孔による暗電流が生じる。一旦注入されると、これらの余分な正孔はa−Seの高い固有抵抗をかなり超える大きな暗電流に寄与する。   In general, a metal material having a large work function (about 5 eV) such as Au, Pt, and Pd is often used as the electrode material from the viewpoint of environmental stability. Since the work function of a-Se is about 5.8 eV and the difference from the above electrode material is small, when an electrode is formed on a-Se and a bias voltage having a positive potential is applied, a-Se is applied from the electrode. A dark current is generated by holes injected with the help of an electric field. Once injected, these extra holes contribute to a large dark current well beyond the high resistivity of a-Se.

例えば、特許文献1あるいは特許文献2には、a−Se層にSb23層(0.01〜50μm厚)を積層すると、Se層とSb23層との界面に依拠して正孔をブロッキングできることが記載されている。また、放射線画像検出器においては正孔捕獲層を設けることが一般的に行われており、例えば特許文献3には、a−SeにLiFをドープした層を、正バイアスを印加する側の電極から光電変換層に注入した正孔を捕獲し暗電流を低減するための正孔捕獲層(厚み0.5〜10μm)として設けることが記載されている。
特開2001−284628号公報 特開2001−177140号公報 特開平9−36341号公報
For example, in Patent Document 1 or Patent Document 2, when an Sb 2 S 3 layer (0.01 to 50 μm thickness) is stacked on an a-Se layer, the correctness depends on the interface between the Se layer and the Sb 2 S 3 layer. It is described that the pores can be blocked. In general, a radiation image detector is provided with a hole capturing layer. For example, in Patent Document 3, a layer in which a-Se is doped with LiF is applied to a positive bias application electrode. It describes that it is provided as a hole trapping layer (thickness 0.5 to 10 μm) for trapping holes injected into the photoelectric conversion layer and reducing dark current.
JP 2001-284628 A JP 2001-177140 A JP-A-9-36341

特許文献1や2に記載されている正孔ブロッキング層は、初期の電気特性(暗電流)を満たすことは可能であるものの、長期に亘って電気特性(暗電流、欠陥)を維持することは難しかった。これは、正孔のブロッキングをSe層とSb23層の界面に依存しているため、Se層とSb23層の接合界面におけるわずかな特性変化で、正孔ブロッキング特性が変化しやすいためと考えられるが、このため、繰り返し使用後の暗電流特性が一時的に悪化するという問題を抱えている。 Although the hole blocking layer described in Patent Documents 1 and 2 can satisfy initial electrical characteristics (dark current), it can maintain electrical characteristics (dark current, defects) over a long period of time. was difficult. This is because it relies holes of blocking the interface between the Se layer and Sb 2 S 3 layer, a slight characteristic change at a joint interface of the Se layer and Sb 2 S 3 layer, a hole blocking characteristics change This is considered to be easy, but for this reason, there is a problem that the dark current characteristics after repeated use temporarily deteriorate.

一方、特許文献3に記載されている正孔捕獲層は、電極から光電変換層に注入した全正孔を捕獲するために、LiF濃度を0.05〜5%にする必要があるが、このようにドープするLiFの濃度が高いと経時で結晶化を起こしやすくなり、長期に亘って品質を維持することは難しい。   On the other hand, the hole capture layer described in Patent Document 3 needs to have a LiF concentration of 0.05 to 5% in order to capture all holes injected from the electrode into the photoelectric conversion layer. Thus, when the concentration of LiF to be doped is high, crystallization is likely to occur over time, and it is difficult to maintain the quality over a long period of time.

これは、上記の化合物ドーパントの融点が一般に800℃以上と高いために、Se原料に化合物ドーパントを混合した合金原料を蒸着原料とするドープ方法では、化合物ドーパントを蒸着膜中にドープする効率が低くなってしまうため、上記の化合物ドーパントは別蒸着源からの蒸着によってドープするいわゆる共蒸着法を用いる必要があり、この共蒸着によって、正孔捕獲層の母体であるa−Seの膜中に結晶化核等の欠陥が導入されやすいためと考えられる。   This is because, since the melting point of the compound dopant is generally as high as 800 ° C. or higher, the doping method using an alloy raw material in which a compound dopant is mixed with an Se raw material as a vapor deposition raw material has a low efficiency of doping the compound dopant into the vapor deposition film. Therefore, it is necessary to use a so-called co-evaporation method in which the above compound dopant is doped by vapor deposition from another vapor deposition source, and by this co-deposition, crystals are formed in the a-Se film which is the base material of the hole trapping layer. This is probably because defects such as nucleation are easily introduced.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、共蒸着でドープを行っても、母体であるa−Se膜への熱ダメージが小さく、繰り返し使用後の電気特性(暗電流)や、長期に亘って電気特性(暗電流、欠陥)を維持することが可能な放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if doping is performed by co-evaporation, thermal damage to the base a-Se film is small, electrical characteristics (dark current) after repeated use, and long-term use An object of the present invention is to provide a radiographic image detector capable of maintaining electrical characteristics (dark current, defects).

本発明の放射線画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、a−Seを主成分とする記録用光導電層と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、前記バイアス電極または前記基準電極のうち、前記蓄電部の電荷を読出す際に、該蓄電部に対して電位が正である側の電極と前記記録用光導電層との間に、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、SiOx、GeOx(xはともに0.5≦x≦1.5)のうち少なくとも1種を含有するa−Se層からなる第二の中間層とを、該第二の中間層を前記記録用光導電層側に向けて積層して設け、前記第二の中間層の特定物質平均濃度が0.0003モル%以上0.003モル%以下であることを特徴とするものである。 The radiation image detector of the present invention comprises a bias electrode that transmits a recording electromagnetic wave carrying image information, and a main component of a-Se that generates charges by irradiation of the recording electromagnetic wave that has passed through the bias electrode. A radiographic image detector comprising a recording photoconductive layer, a power storage unit for accumulating the generated charge, a plurality of reference electrodes, and a substrate stacked in this order, of the bias electrode or the reference electrode A first intermediate layer made of antimony sulfide between the electrode having a positive potential with respect to the power storage unit and the recording photoconductive layer when the charge of the power storage unit is read; As the substance, at least one of alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, SiO x , GeO x (x is both 0.5 ≦ x ≦ 1.5) Contains seed a second intermediate layer made of an a-Se layer is provided by laminating the second intermediate layer toward the recording photoconductive layer side, and the specific intermediate concentration of the second intermediate layer is 0. It is characterized by being 0003 mol% or more and 0.003 mol% or less.

前記第二の中間層の特定物質平均濃度をx(モル%)、前記第二の中間層の層厚をy(μm)としたとき、x・y≧0.0003で、y≦30であることが好ましい。
前記第二の中間層の層厚は1〜30μmであることが好ましい。
When the average concentration of the specific substance in the second intermediate layer is x (mol%) and the layer thickness of the second intermediate layer is y (μm), x · y ≧ 0.0003 and y ≦ 30. It is preferable.
The layer thickness of the second intermediate layer is preferably 1 to 30 μm.

本発明の放射線画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、このバイアス電極を透過した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、a−Seを主成分とする記録用光導電層と、発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、バイアス電極または基準電極のうち、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極と記録用光導電層との間に、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、SiOx、GeOx(xはともに0.5≦x≦1.5)のうち少なくとも1種を含有するa−Se層からなる第二の中間層とを、この第二の中間層を記録用光導電層側に向けて積層して設けたので、第一の中間層のみの場合に発生する暗電流のもれを第二の中間層が捕獲し、正孔捕獲能力不足を補うことができ、繰り返し使用後の暗電流を抑制し、長期に亘って電気特性を安定化することが可能である。 The radiological image detector of the present invention comprises a bias electrode that transmits a recording electromagnetic wave carrying image information, and a charge that is generated by irradiation of the recording electromagnetic wave that has passed through the bias electrode. In a radiation image detector comprising a recording photoconductive layer, a power storage unit for accumulating generated charges, a plurality of reference electrodes, and a substrate stacked in this order, of the bias electrode or the reference electrode, When reading the charge, a first intermediate layer made of antimony sulfide is interposed between the electrode having a positive potential with respect to the power storage unit and the recording photoconductive layer, and an alkali metal fluoride as a specific substance. A-Se containing at least one of alkaline earth metal fluoride, alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, SiO x , GeO x (x is 0.5 ≦ x ≦ 1.5) Second consisting of layers Since the intermediate layer is provided by laminating the second intermediate layer toward the recording photoconductive layer side, dark current leakage generated only in the case of the first intermediate layer is prevented. Can capture the shortage of hole capturing ability, suppress dark current after repeated use, and stabilize electric characteristics over a long period of time.

特に、第一の中間層と第二の中間層を積層して設けたことにより、第一の中間層がない場合に比べて、第二の中間層の特定物質平均濃度を0.0003モル%以上0.003モル%以下と低濃度に抑えることができるため、経時による結晶化が起こりにくく、画像欠陥の増加を抑制えることが可能である。また、第二の中間層の特定物質平均濃度を0.0003モル%以上0.003モル%以下と低濃度に抑えることにより、製造時における特定物質に起因する熱ダメージが少ないため、耐久性に優れた放射線画像検出器とすることができる。   In particular, by providing the first intermediate layer and the second intermediate layer in a stacked manner, the specific substance average concentration of the second intermediate layer is 0.0003 mol% compared to the case where the first intermediate layer is not provided. Since the concentration can be suppressed to a low concentration of 0.003 mol% or less, crystallization hardly occurs over time, and an increase in image defects can be suppressed. In addition, by suppressing the specific substance average concentration of the second intermediate layer to a low concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 mol% or less, there is little thermal damage caused by the specific substance at the time of manufacture, so durability is improved. It can be set as the outstanding radiographic image detector.

放射線画像検出器には、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度CsI:Tl、GOS(Gd2S:Tb)などのシンチレータで光に変換し、その光をa−Se等の光伝導性層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式があるが、本発明の放射線画像検出器は前者の直接変換方式にも、後者の間接変換方式にも適用することが可能である。なお、放射線としてはX線の他、γ線、α線などについて使用することが可能である。
また、本発明の放射線画像検出器は、TFT方式にも、また、いわゆる光読取方式にも用いることができる。
The radiation image detector includes a direct conversion system that directly converts radiation into electric charge and accumulates the charge, and once converts the radiation into light by a scintillator such as CsI: Tl, GOS (Gd 2 O 2 S: Tb) There is an indirect conversion method in which light is converted into electric charges by a photoconductive layer such as a-Se, and the radiation image detector of the present invention is applied to the former direct conversion method and the latter indirect conversion method. It is possible. In addition to X-rays, γ rays, α rays, etc. can be used as radiation.
The radiation image detector of the present invention can be used for both the TFT method and the so-called optical reading method.

以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器について説明する。図1は、本発明の一実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図1に示す放射線画像検出器10は、基板1上にTFTからなる読み取り回路と画素電極と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層2、電子ブロッキング層3、結晶化防止層4、記録用光導電層5、第二の中間層6、第一の中間層7、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極8がこの順に積層されたものである。   Hereinafter, the radiation image detector of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a radiation image detector according to an embodiment of the present invention. A radiological image detector 10 shown in FIG. 1 includes an active matrix layer 2 comprising a reading circuit comprising TFTs, a pixel electrode and a storage capacitor, an electron blocking layer 3, a crystallization preventing layer 4, and a recording photoconductive layer on a substrate 1. 5, a second intermediate layer 6, a first intermediate layer 7, and a bias electrode 8 that transmits a recording electromagnetic wave carrying image information are laminated in this order.

アクティブマトリクス層2の拡大断面図を図3に示す。アクティブマトリクス層2は、図3に示すように各画素毎に対応してTFT31と蓄積容量32が形成されており、各TFT31の出力ラインは不図示の信号検出手段に接続される。また各TFT31の制御ラインは不図示のTFT制御手段に接続されている。蓄積容量32は、基板1上に、下部電極33、絶縁層34、上部電極35および電荷収集電極36がこの順に積層されてなるものである。ここで、蓄積容量32の上部電極35のうち、下部電極33に対向した領域は電荷が誘起(蓄積)される領域であり、蓄電部に相当する。また、下部電極33は、バイアス電極8に対する基準電位となるための電極で、基準電極に相当する。   An enlarged cross-sectional view of the active matrix layer 2 is shown in FIG. In the active matrix layer 2, as shown in FIG. 3, a TFT 31 and a storage capacitor 32 are formed corresponding to each pixel, and an output line of each TFT 31 is connected to a signal detection means (not shown). The control line of each TFT 31 is connected to a TFT control means (not shown). The storage capacitor 32 is formed by laminating a lower electrode 33, an insulating layer 34, an upper electrode 35, and a charge collection electrode 36 in this order on the substrate 1. Here, in the upper electrode 35 of the storage capacitor 32, a region facing the lower electrode 33 is a region where charge is induced (accumulated) and corresponds to a power storage unit. The lower electrode 33 is an electrode for providing a reference potential with respect to the bias electrode 8 and corresponds to the reference electrode.

この放射線画像検出器10は、バイアス電極8と基準電極との間に電界を形成している際に、記録用光導電層5にX線が照射されると、記録用光導電層5内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷がアクティブマトリクス層2内の蓄電部に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、アクティブマトリクス層2のTFTを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷に基づく画像信号を出力ラインから出力させて、この画像信号を信号検出手段により検出することにより、潜像電荷が担持する静電潜像を読み取ることができる。図1において、蓄電部の電荷を読出す際に、この蓄電部に対して電位が正である側の電極はバイアス電極8であり、従って第二の中間層6と第一の中間層7はバイアス電極8と記録用光導電層5との間に、第二の中間層6を記録用光導電層5に向けて設けられている。   When the radiographic image detector 10 irradiates the recording photoconductive layer 5 with X-rays while an electric field is formed between the bias electrode 8 and the reference electrode, the radiographic image detector 10 enters the recording photoconductive layer 5. Charge pairs are generated, and latent image charges corresponding to the amount of the charge pairs are accumulated in the power storage unit in the active matrix layer 2. When reading the accumulated latent image charge, the TFTs of the active matrix layer 2 are sequentially driven to output an image signal based on the latent image charge corresponding to each pixel from the output line, and this image signal is detected. By detecting by means, the electrostatic latent image carried by the latent image charge can be read. In FIG. 1, when reading the electric charge of the power storage unit, the electrode having a positive potential with respect to the power storage unit is the bias electrode 8. Therefore, the second intermediate layer 6 and the first intermediate layer 7 are A second intermediate layer 6 is provided between the bias electrode 8 and the recording photoconductive layer 5 so as to face the recording photoconductive layer 5.

バイアス電極8は、X線に対して透過性を有するものであればよく、例えば金薄膜等を用いることができる。記録用光導電層5は、a−Seを主成分とするもので、アルカリ金属でドーピングされていてもよい。ここで、主成分とは、50%以上の含有率を有する意味である。   The bias electrode 8 only needs to be transparent to X-rays. For example, a gold thin film can be used. The recording photoconductive layer 5 is mainly composed of a-Se and may be doped with an alkali metal. Here, the main component means a content of 50% or more.

基板1としては、ガラス、ポリイミド、ポリカーボネート、厚さ0.1mm程度のSUS金属板にSiO等の絶縁性薄膜を形成したフレキシブル基板等を用いることができる。 As the substrate 1, glass, polyimide, polycarbonate, a flexible substrate in which an insulating thin film such as SiO 2 is formed on a SUS metal plate having a thickness of about 0.1 mm can be used.

電子ブロッキング層3は、層内または層界面で、画素電極から記録用光導電層5に注入される電子を阻止または捕獲するための層であり、Sb23、As2Se3、As23、CdSe等の無機物や、PVK、正孔輸送分子を添加したポリカーボネート(PC)等の有機膜等を用いることができる。電子ブロッキング層の層厚は0.05〜5μm程度が好ましい。 The electron blocking layer 3 is a layer for blocking or capturing electrons injected from the pixel electrode into the recording photoconductive layer 5 in the layer or at the layer interface, and is Sb 2 S 3 , As 2 Se 3 , As 2. An inorganic material such as S 3 or CdSe, an organic film such as PVK or polycarbonate (PC) to which a hole transport molecule is added, or the like can be used. The thickness of the electron blocking layer is preferably about 0.05 to 5 μm.

結晶化防止層4は、As、Sb、Biからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を3〜40%、好ましくは10〜33%含むa−Se層であって、好ましくは厚み0.05〜0.3μmのa−Se層、あるいはポリカーボネート膜などの有機膜等を用いることができる。結晶化防止層を設けることによって、記録用光導電層5との界面における記録用光導電層5の結晶化を抑制することができる。   The crystallization preventing layer 4 is an a-Se layer containing 3 to 40%, preferably 10 to 33% of at least one element selected from the group consisting of As, Sb, and Bi, and preferably has a thickness of 0.05 to An a-Se layer of 0.3 μm or an organic film such as a polycarbonate film can be used. By providing the anti-crystallization layer, crystallization of the recording photoconductive layer 5 at the interface with the recording photoconductive layer 5 can be suppressed.

第二の中間層6は、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、SiOx、GeOx(xはともに0.5≦x≦1.5、好ましくはx=1)のうち少なくとも1種を含有するa−Se層であって、かつ特定物質をa−Seに対して、平均濃度で0.0003モル%以上0.003モル%以下、より好ましくは0.0003モル%以上0.003モル%未満の範囲で含む層である。 The second intermediate layer 6 includes, as specific substances, alkali metal fluorides, alkaline earth metal fluorides, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, SiO x , GeO x (x is 0.5 ≦ x ≦ 1.5, preferably x = 1) a-Se layer containing at least one kind, and the specific substance with respect to a-Se has an average concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 The layer is contained in an amount of not more than mol%, more preferably not less than 0.0003 mol% and less than 0.003 mol%.

第二の中間層6は、特定物質平均濃度が0.0003モル%以上0.003モル%以下であって、第二の中間層の特定物質平均濃度をx(モル%)、第二の中間層の層厚をy(μm)としたとき、x・y≧0.0003で、y≦30を満たすことが好ましい。図4を用いて説明する。図4はxとyとの関係を示す対数グラフである。上記のx・y≧0.0003で、y≦30の関係を満たすのは、グラフの斜線部となる(なお、グラフ中の点は実施例における特定物質平均濃度と層厚である)。暗電流のもれ成分を捕獲するのは第二の中間層に含まれる特定物質によるものであり、第二の中間層の層厚が0.1μmと薄くても、第二の中間層の特定物質平均濃度が0.003モル%と高ければ、第二の中間層に含まれる特定物質の絶対量は確保され、一方、第二の中間層の特定物質平均濃度が0.0003モル%と低くても第二の中間層の層厚が1μm厚と厚ければ、同様に第二の中間層に含まれる特定物質の絶対量は確保されることになり、第二の中間層の特定物質平均濃度と層厚を適宜調整することにより、第二の中間層に暗電流のもれ成分を捕獲するのに必要な特定物質を保有させることができる。   The second intermediate layer 6 has a specific substance average concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 mol% or less, and the second intermediate layer has a specific substance average concentration of x (mol%) and a second intermediate layer. When the layer thickness is y (μm), it is preferable that x · y ≧ 0.0003 and y ≦ 30 be satisfied. This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a logarithmic graph showing the relationship between x and y. It is the shaded portion of the graph that satisfies the relationship of y ≦ 30 when x · y ≧ 0.0003 (the points in the graph are the specific substance average concentration and the layer thickness in the examples). The leakage component of the dark current is captured by the specific substance contained in the second intermediate layer. Even if the thickness of the second intermediate layer is as thin as 0.1 μm, the second intermediate layer is specified. If the substance average concentration is as high as 0.003 mol%, the absolute amount of the specific substance contained in the second intermediate layer is secured, while the specific substance average concentration in the second intermediate layer is as low as 0.0003 mol%. However, if the thickness of the second intermediate layer is as thick as 1 μm, the absolute amount of the specific substance contained in the second intermediate layer is similarly secured, and the specific substance average of the second intermediate layer is secured. By appropriately adjusting the concentration and the layer thickness, the second intermediate layer can have a specific substance necessary for capturing the dark current leakage component.

上記のとおり第二の中間層6の層厚は、所望の捕獲電荷量に応じて適宜選択することが可能であるが、とりわけ1〜30μmの範囲とすることが好ましい。第二の中間層6の層厚を1μm以上とすることにより特定物質の濃度が0.0003モル%程度であっても正孔捕獲機能を充分なものとすることができる。一方、第二の中間層6の層厚を30μm以下とすることにより、X線感度低下を抑制することができる。なお、第二の中間層の層厚は、基板上に同時に成膜したSe膜中に添加してある特定物質の濃度分布を測定し、中間層における最大特定物質濃度の10%の値を有する互いに最も離れた2つの界面で挟まれた領域の長さを計測することで求めることができる。   As described above, the thickness of the second intermediate layer 6 can be appropriately selected according to the desired amount of trapped charges, but is particularly preferably in the range of 1 to 30 μm. By setting the thickness of the second intermediate layer 6 to 1 μm or more, the hole trapping function can be sufficient even if the concentration of the specific substance is about 0.0003 mol%. On the other hand, when the layer thickness of the second intermediate layer 6 is 30 μm or less, it is possible to suppress a decrease in X-ray sensitivity. The thickness of the second intermediate layer has a value of 10% of the maximum specific substance concentration in the intermediate layer by measuring the concentration distribution of the specific substance added to the Se film simultaneously formed on the substrate. It can be obtained by measuring the length of the region sandwiched between the two most distant interfaces.

第二の中間層6に含有される特定物質が、第二の中間層6と接する第一の中間層7や記録用光導電層5との接合界面に集中すると、経時によりこの界面に結晶化が生じやすくなる。これは、界面の残存水分と特定物質が反応して特定物質のアルカリ金属やアルカリ土類金属、あるいはSiやGeが単離することが原因として考えられる。このため、第一の中間層7および記録用光導電層5との界面領域における特定物質の濃度は、第一の中間層7および記録用光導電層5との界面に向かうに従って1.5桁/1μm以下、より好ましくは0.5〜1.5桁/1μm以下の割合で低下させることが好ましい。これにより、特定物質がa−Se中を拡散して上記界面領域に到達する時間が延び、寿命を延ばすことができる。   When the specific substance contained in the second intermediate layer 6 concentrates on the bonding interface with the first intermediate layer 7 or the recording photoconductive layer 5 in contact with the second intermediate layer 6, crystallization occurs at this interface over time. Is likely to occur. This is thought to be because the residual water at the interface reacts with the specific substance to isolate the alkali metal, alkaline earth metal, or Si or Ge of the specific substance. For this reason, the concentration of the specific substance in the interface region between the first intermediate layer 7 and the recording photoconductive layer 5 is 1.5 digits toward the interface between the first intermediate layer 7 and the recording photoconductive layer 5. / 1 μm or less, more preferably 0.5 to 1.5 digits / 1 μm or less. Thereby, the time for the specific substance to diffuse in a-Se and reach the interface region is extended, and the lifetime can be extended.

このような濃度分布とするためには、第二の中間層の母体であるSeの蒸着源と、第二の中間層に含有される特定物質の蒸着源を別にし、かつ同時に蒸着する共蒸着法を利用して製造することができる。例えば、母体であるSeの蒸着レートは一定とし、特定物質の蒸着源温度は、時間に対して適宜制御することで、層厚方向に特定物質の濃度分布を作ることができる。また、蒸着源シャッター、さらに基板シャッターを利用することで、第二の中間層の層厚方向における境界を明瞭にし、第二の中間層に隣接する第一の中間層7および記録用光導電層5の機能の阻害を防ぐことができる。   In order to obtain such a concentration distribution, the vapor deposition source of Se, which is the base material of the second intermediate layer, is separated from the vapor deposition source of the specific substance contained in the second intermediate layer, and co-vapor deposition is performed simultaneously. It can be manufactured using the law. For example, it is possible to create a concentration distribution of the specific substance in the layer thickness direction by keeping the deposition rate of Se as a base material constant and appropriately controlling the deposition source temperature of the specific substance with respect to time. Further, by using the deposition source shutter and further the substrate shutter, the boundary in the layer thickness direction of the second intermediate layer is clarified, the first intermediate layer 7 adjacent to the second intermediate layer, and the recording photoconductive layer. Inhibition of function 5 can be prevented.

なお、第二の中間層6の上部領域、下部領域あるいは中間層の層内全域には、正孔捕獲能力を失わない範囲で、As、Sb、Biなどをドープしてもよい。   The upper region, the lower region, or the entire region of the intermediate layer of the second intermediate layer 6 may be doped with As, Sb, Bi, or the like as long as the hole capturing ability is not lost.

図1に示すように第二の中間層6は記録用光導電層5に直接接して設けることが好ましい。記録用光導電層5と第二の中間層6は、ともにa−Seを母体としており、接合界面ではa−Seの結合の連続性が高く、従って電子走行性に対する障壁も小さい。従って、第二の中間層6を記録用光導電層5に直接接して設けることにより、記録用光導電層5の内部で発生した電子を、記録用光導電層5と第二の中間層6の相接する界面領域に蓄積させることなく、電極8へ掃き出させることができる。   As shown in FIG. 1, the second intermediate layer 6 is preferably provided in direct contact with the recording photoconductive layer 5. Both the recording photoconductive layer 5 and the second intermediate layer 6 are based on a-Se, and have a high continuity of a-Se bonding at the bonding interface, and therefore have a small barrier to electron mobility. Therefore, by providing the second intermediate layer 6 in direct contact with the recording photoconductive layer 5, electrons generated inside the recording photoconductive layer 5 are converted into the recording photoconductive layer 5 and the second intermediate layer 6. Can be swept out to the electrode 8 without accumulating in the interfacial region where they contact each other.

第一の中間層7は、正孔はブロッキングして電子は通す層であって、硫化アンチモンからなる層である。ここで硫化アンチモンは完全なSb23組成でなくとも、多少の組成のずれを有するものであってもよい。第一の中間層7の層厚は硫化アンチモンの成膜条件にも依存するが、0.1〜1μm程度が好ましい。硫化アンチモン膜が正孔ブロッキング層として機能するのは、主に、硫化アンチモン層と相接する第二の中間層6(特定物質を含有するa−Se層)との界面が電気的障壁になるためと推定される。一方、第一の中間層7の硫化アンチモン層自身は電子を捕獲する局在準位を多く有する性質が強いので、層厚が2μmを超えると膜中を電子が通過できず、正孔ブロッキング層としては適さなくなる。このため、正孔ブロッキング層としては1μm以下、特に0.5μm以下が好ましい。一方、膜厚が薄いと膜剥がれが起き易くなるため、第一の中間層の層厚は0.1μm以上が好ましい。 The first intermediate layer 7 is a layer made of antimony sulfide that blocks holes and allows electrons to pass therethrough. Here, the antimony sulfide may not have a complete Sb 2 S 3 composition but may have a slight compositional deviation. The thickness of the first intermediate layer 7 depends on the film formation conditions of antimony sulfide, but is preferably about 0.1 to 1 μm. The antimony sulfide film functions as a hole blocking layer mainly because the interface with the second intermediate layer 6 (a-Se layer containing a specific substance) in contact with the antimony sulfide layer is an electrical barrier. It is estimated that. On the other hand, since the antimony sulfide layer itself of the first intermediate layer 7 has a strong property of having many localized levels for capturing electrons, if the layer thickness exceeds 2 μm, electrons cannot pass through the film, and a hole blocking layer. It will no longer be suitable. For this reason, the hole blocking layer is preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.5 μm or less. On the other hand, if the film thickness is small, film peeling tends to occur. Therefore, the thickness of the first intermediate layer is preferably 0.1 μm or more.

また、バイアス電極の材料を、硫化アンチモンよりも小さな仕事関数を有する材料(具体的にはAu,Al)とし、第一の中間層と相接する電極層との界面で電位障壁を形成することで、第一の中間層7の正孔ブロッキング機能をより強くすることが好ましい。この場合、第一の中間層7の層厚を2μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下と薄くすると、電子ブロッキング膜としての性質よりも正孔注入を阻止する整流性接触の性質の方が上回り、正孔ブロッキング層として使用することができる。   Also, the bias electrode is made of a material having a work function smaller than that of antimony sulfide (specifically, Au, Al), and a potential barrier is formed at the interface between the first intermediate layer and the electrode layer in contact therewith. Thus, it is preferable to further strengthen the hole blocking function of the first intermediate layer 7. In this case, if the thickness of the first intermediate layer 7 is reduced to 2 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, the rectifying contact that prevents hole injection rather than the property as an electron blocking film is used. It has superior properties and can be used as a hole blocking layer.

このように、第一の中間層と第二の中間層とを記録用導電層とバイアス電極(蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極)との間に積層することで、第二の中間層における特定物質の濃度が低い場合の正孔捕獲能力不足を補うことができ、暗電流を抑制することができる。   In this way, the first intermediate layer and the second intermediate layer are made of the recording conductive layer and the bias electrode (the electrode on the side having a positive potential with respect to the power storage unit when the charge of the power storage unit is read). By laminating between them, it is possible to make up for insufficient hole trapping ability when the concentration of the specific substance in the second intermediate layer is low, and to suppress dark current.

なお、上記の電子ブロッキング層、結晶化防止層、記録用光導電層、バイアス電極は抵抗加熱蒸着、共蒸着などの公知の方法によりそれぞれ設けることができる。   The electron blocking layer, the crystallization preventing layer, the recording photoconductive layer, and the bias electrode can be provided by a known method such as resistance heating vapor deposition or co-evaporation.

図2は、本発明の別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。なおこの図2において、図1中の構成要素と同等の構成要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する(以下、同様)。図2に示す放射線画像検出器10は、基板1上にTFTからなる読み取り回路と画素電極とからなるアクティブマトリクス層2、第一の中間層7、第二の中間層6、記録用光導電層5、結晶化防止層4、電子ブロッキング層3、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極8がこの順に積層されたものである。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a radiation image detector according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted unless necessary (the same applies hereinafter). The radiographic image detector 10 shown in FIG. 2 includes an active matrix layer 2 comprising a reading circuit comprising TFTs and pixel electrodes, a first intermediate layer 7, a second intermediate layer 6, and a recording photoconductive layer on a substrate 1. 5, an anti-crystallization layer 4, an electron blocking layer 3, and a bias electrode 8 that transmits electromagnetic waves for recording carrying image information are laminated in this order.

図2に示す放射線画像検出器は、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極がTFTからなる読み取り回路と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層2(詳細にはアクティブマトリクス層内の基準電極)であり、従って第二の中間層6と第一の中間層7はこのアクティブマトリクス層2と記録用光導電層5との間に、第二の中間層6を記録用光導電層5に向けて設けられている。なお、電気読取方式の場合、実際には電荷収集電極よりも基板側ではa−Se等の光導電層は配置されないため、第二の中間層6と第一の中間層7が基準電極と電荷収集電極の間に設けられることはなく、電荷収集電極と記録用光導電層5との間に設けられることとなる。   When the radiographic image detector shown in FIG. 2 reads out the electric charge of the power storage unit, the active matrix layer 2 (the electrode on the side having a positive potential with respect to the power storage unit is composed of a reading circuit including TFTs and a storage capacitor ( In detail, the second intermediate layer 6 and the first intermediate layer 7 are disposed between the active matrix layer 2 and the recording photoconductive layer 5 between the second intermediate layer 6 and the recording photoconductive layer 5. The layer 6 is provided facing the recording photoconductive layer 5. In the case of the electrical reading method, since the photoconductive layer such as a-Se is not actually disposed on the substrate side of the charge collection electrode, the second intermediate layer 6 and the first intermediate layer 7 are connected to the reference electrode and the charge. It is not provided between the collection electrodes, and is provided between the charge collection electrode and the recording photoconductive layer 5.

図5は、蓄電領域に蓄積した電荷を、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図5に示す放射線画像検出器10は、基板1上に線状電極11(基準電極に相当、以下基準電極という)、読取用光導電層12、蓄電部13、記録用光導電層5、第二の中間層6、第一の中間層7、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極8がこの順に積層されたものである。図5に示す放射線画像検出器においては、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極はバイアス電極8および基準電極11である。図5においては、第二の中間層6と第一の中間層7をバイアス電極8と記録用光導電層5との間に、第二の中間層6を記録用光導電層5に向けて設けられている態様を示している。この放射線画像検出器は読出用線状光源を線状電極に直交する方向に走査することにより放射線画像を読み出すことができるものである。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a so-called optical reading type radiation image detector that reads charges accumulated in a power storage region by using a semiconductor material that generates charges by light irradiation. The radiation image detector 10 shown in FIG. 5 includes a linear electrode 11 (corresponding to a reference electrode, hereinafter referred to as a reference electrode), a reading photoconductive layer 12, a power storage unit 13, a recording photoconductive layer 5, A second intermediate layer 6, a first intermediate layer 7, and a bias electrode 8 that transmits electromagnetic waves for recording carrying image information are laminated in this order. In the radiological image detector shown in FIG. 5, when the electric charge of the power storage unit is read, the electrodes on the side having a positive potential with respect to the power storage unit are the bias electrode 8 and the reference electrode 11. In FIG. 5, the second intermediate layer 6 and the first intermediate layer 7 are disposed between the bias electrode 8 and the recording photoconductive layer 5, and the second intermediate layer 6 is directed to the recording photoconductive layer 5. The aspect provided is shown. This radiographic image detector can read out a radiographic image by scanning a readout linear light source in a direction orthogonal to the linear electrode.

図5に示す光読取方式の放射線画像検出器においても、第一の中間層と第二の中間層とを積層してバイアス電極8と記録用光導電層5との間に積層することで、第一の中間層のみの場合に発生する暗電流のもれを第二の中間層が捕獲し、正孔捕獲能力不足を補うことができ、繰り返し使用後の暗電流を抑制し、長期に亘って電気特性を安定化することが可能である。   In the optical reading type radiographic image detector shown in FIG. 5, the first intermediate layer and the second intermediate layer are stacked and stacked between the bias electrode 8 and the recording photoconductive layer 5. The second intermediate layer captures the leakage of dark current that occurs in the case of only the first intermediate layer, and can compensate for the lack of hole trapping capability. Thus, the electrical characteristics can be stabilized.

(実施例1−8、比較例1−2)
図1に示す放射線画像検出器を以下のように作製した。
スイッチングTFTと蓄積容量が配列された基板上に、2μmの層厚の硫化アンチモン(Sb23)からなる電子ブロッキング層を形成した。次に、Asを3%含有したSe原料を蒸着により成膜して層厚0.15μmの結晶化防止層を形成した。続いて、Naを10ppm含有したSe原料を蒸着により成膜して、層厚200μmの非晶質Seからなる記録用光導電層を形成した。
(Example 1-8, Comparative Example 1-2)
The radiographic image detector shown in FIG. 1 was produced as follows.
An electron blocking layer made of antimony sulfide (Sb 2 S 3 ) having a thickness of 2 μm was formed on a substrate on which switching TFTs and storage capacitors were arranged. Next, a Se raw material containing 3% of As was formed by vapor deposition to form a crystallization preventing layer having a layer thickness of 0.15 μm. Subsequently, a Se raw material containing 10 ppm of Na was deposited by vapor deposition to form a recording photoconductive layer made of amorphous Se having a layer thickness of 200 μm.

続いて、第二の中間層としてLiFを含有したa−Se層を共蒸着により成膜した。これは、まず、Taボートに入ったSe原料を蒸発させ、Seの蒸着レートが1μm/分で安定化した後、適当量のLiF原料の蒸発を開始した。LiF原料をAl23坩堝にいれ、タングステン・フィラメントで坩堝を加熱し(タングステン・フィラメントへの投入電流を適宜調節することにより、実施例1−8、比較例2とした)、所定時間の共蒸着の後、LiF用ボートおよびSe用ボートの蒸気を同時にセルシャッターでカットし、約1〜30μm厚の第二の中間層を形成した(第二の中間層の層厚は蒸着時間を調整することによった。なお、比較例1においては、第二の中間層を設けなかった)。 Subsequently, an a-Se layer containing LiF was formed as a second intermediate layer by co-evaporation. First, the Se raw material contained in the Ta boat was evaporated, and after the Se deposition rate was stabilized at 1 μm / min, evaporation of an appropriate amount of LiF raw material was started. The LiF raw material was put into an Al 2 O 3 crucible, and the crucible was heated with a tungsten filament (Example 1-8 and Comparative Example 2 were made by appropriately adjusting the input current to the tungsten filament) for a predetermined time. After co-evaporation, the vapor of the LiF boat and Se boat was simultaneously cut with a cell shutter to form a second intermediate layer having a thickness of about 1 to 30 μm (the thickness of the second intermediate layer was adjusted for the evaporation time) In Comparative Example 1, the second intermediate layer was not provided).

続いて、第二の中間層の上に、0.3μmの層厚の硫化アンチモン(Sb23)からなる第一の中間層(正孔ブロッキング層)を形成した。この形成した第一の中間層の上に、Auを蒸着により成膜して、層厚0.1μmのバイアス電極を形成した。最後に、バイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続し、TFTアレイX線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して放射線画像検出器を完成させた。 Subsequently, a first intermediate layer (hole blocking layer) made of antimony sulfide (Sb 2 S 3 ) having a layer thickness of 0.3 μm was formed on the second intermediate layer. On the formed first intermediate layer, Au was deposited to form a bias electrode having a layer thickness of 0.1 μm. Finally, a voltage application cable was connected on the bias electrode, and a peripheral drive circuit was mounted on the TFT array X-ray charge conversion film substrate to complete the radiation image detector.

なお、アモルファスIZO層が設けられた5cm角ガラス基板にも、同時プロセスで上記と同様の構成で同様の膜を形成して、下記の暗電流およびX線感度を測定するためのリファレンス用検出器とした。   It should be noted that a reference detector for measuring the following dark current and X-ray sensitivity by forming a similar film with the same configuration as above on a 5 cm square glass substrate provided with an amorphous IZO layer. It was.

(加速試験前後の画像欠陥の測定)
・ TFT画素サイズ;150μm
・ 加速試験;40℃―3ヶ月間(加速試験温度を40℃として、加速試験時間を適宜変えて実験を行ったところ、3ヶ月間の加速試験経時で、画像欠陥の増加に違いが識別できたので、本条件を評価に用いた。)
・ 電界印加;バイアス電極に+2kV印加後60s後測定
上記で作製した放射線画像検出器を用いて、上記条件における加速試験経時前後の画像欠陥数の相対変化を算出した。加速試験経時前後画像の画像欠陥の数は、まずバイアス電極に+2kV印加後、60sの時点でのオフセット画像を取得し、このオフセット画像の濃度揺らぎ分散の5倍を超える異常濃度画素を欠陥画素と見なし、その異常画素の総数を欠陥画素数として算出した。加速試験後の欠陥画素数を比較例1に対する相対値として表1に示す。
(Measurement of image defects before and after accelerated test)
・ TFT pixel size: 150μm
・ Accelerated test: 40 ℃-3 months (Experiment was conducted at an accelerated test temperature of 40 ℃ and the accelerated test time was changed as appropriate, and the difference in increase in image defects could be identified over the course of 3 months of accelerated test. Therefore, this condition was used for evaluation.)
Application of electric field; measurement after 60 s after applying +2 kV to bias electrode Using the radiographic image detector produced above, the relative change in the number of image defects before and after the accelerated test under the above conditions was calculated. Regarding the number of image defects before and after the accelerated test, first, after applying +2 kV to the bias electrode, an offset image at 60 s is obtained, and abnormal density pixels exceeding 5 times the density fluctuation dispersion of this offset image are regarded as defective pixels. Considering this, the total number of abnormal pixels was calculated as the number of defective pixels. The number of defective pixels after the acceleration test is shown in Table 1 as a relative value with respect to Comparative Example 1.

(暗電流、X線感度の測定)
上記リファレンス用検出器の上部電極に+2kVを印加するとともに、IZO層に電流計を接続し、暗電流、X線感度を読み出した。暗電流は、バイアス電圧印加後60sの電流値を計測した。X線感度は、バイアス電界を600s印加した後、管電圧28kV(Mo管球)、管電流80mA、Moフィルター30μm、Alフィルター2mmを通したX線(710msec)を15秒間隔で10回照射し、その後60sの電流値を計測した。各サンプルの繰り返し後の暗電流とX線感度を比較例1に対する相対値として表1に示す。
(Measurement of dark current and X-ray sensitivity)
While applying +2 kV to the upper electrode of the reference detector, an ammeter was connected to the IZO layer to read out dark current and X-ray sensitivity. The dark current was measured as a current value for 60 s after applying the bias voltage. X-ray sensitivity is as follows. After applying a bias electric field for 600 s, X-rays (710 msec) through a tube voltage of 28 kV (Mo tube bulb), tube current of 80 mA, Mo filter of 30 μm, and Al filter of 2 mm are irradiated 10 times at 15 second intervals. Thereafter, a current value of 60 s was measured. Table 1 shows the dark current and X-ray sensitivity after repetition of each sample as relative values to Comparative Example 1.

(第二の中間層の層厚の測定)
放射線画像検出器における第二の中間層の層厚測定は、Si基板上に同時に成膜したSe膜中に添加してあるLiの濃度分布を、SIMS(2次イオン質量分析)を用いて測定し、中間層における最大Li濃度の10%の値を有する互いに最も離れた2つの界面で挟まれた領域の長さを計測することで求めた。SIMS分析に用いる1次イオンとして酸素イオンを用い、Liの深さ方向分布測定をLiが検出限界下限値に達するまで実施した。SIMS測定終了後、測定によってできたクレータの深さを、触針式表面段差計(KLA−Tencor社製P−10)を用いて直接測定して求め、SIMSデータ終点の値として平均換算した。SIMSの測定条件を表2に示す。
(Measurement of the thickness of the second intermediate layer)
The thickness measurement of the second intermediate layer in the radiographic image detector is performed by measuring the concentration distribution of Li added to the Se film simultaneously formed on the Si substrate by using SIMS (secondary ion mass spectrometry). Then, the length was determined by measuring the length of the region sandwiched between the two most distant interfaces having a value of 10% of the maximum Li concentration in the intermediate layer. Using oxygen ions as primary ions used for SIMS analysis, the depth distribution measurement of Li was performed until Li reached the lower limit of detection. After completion of the SIMS measurement, the crater depth obtained by the measurement was directly measured using a stylus type surface level meter (P-10, manufactured by KLA-Tencor), and averaged as the value of the SIMS data end point. Table 2 shows the SIMS measurement conditions.

(第二の中間層の特定物質濃度の測定)
中間層のLiF濃度は、中間層における最大LiF濃度の10%の値を有する互いに最も離れた2つの界面で挟まれた領域の平均Li濃度(モル)とした。具体的には、2つの界面で挟まれた領域の全Liカウント数を積分し、第二の中間層の層厚で割り、得られた単位層厚あたりの平均Liカウント数を、後述の感度補正方法に従ってLi濃度に換算し、平均Li濃度(モル)を得た。すなわち、LiFのモル濃度は、Liの濃度を持ってLiF濃度とし、F(ハロゲン)の測定濃度値がLiのそれに対して低くてもよいものとした。なお、感度の補正方法は以下のように行った。
(Measurement of specific substance concentration in the second intermediate layer)
The LiF concentration in the intermediate layer was defined as the average Li concentration (mole) in the region sandwiched between the two most distant interfaces having a value of 10% of the maximum LiF concentration in the intermediate layer. Specifically, the total number of Li counts in the region sandwiched between the two interfaces is integrated, divided by the layer thickness of the second intermediate layer, and the average number of Li counts per unit layer thickness obtained is calculated as a sensitivity described later. According to the correction method, the Li concentration was converted to obtain an average Li concentration (mol). That is, the molar concentration of LiF is set to the LiF concentration with the concentration of Li, and the measured concentration value of F (halogen) may be lower than that of Li. The sensitivity correction method was performed as follows.

感度補正方法:感度補正用にSe,LiFを含むサンプルを準備し、まずICP-MS分析でSe,Li濃度を定量した。次に同一サンプルをSIMS分析し、Se,Li濃度がSIMS分析値に一致するように感度補正係数を求めた。この感度補正係数をもとに、所定サンプルのLi濃度分布を定量した。   Sensitivity correction method: Samples containing Se and LiF were prepared for sensitivity correction, and first, Se and Li concentrations were quantified by ICP-MS analysis. Next, the same sample was subjected to SIMS analysis, and a sensitivity correction coefficient was obtained so that the Se and Li concentrations coincided with the SIMS analysis value. Based on this sensitivity correction coefficient, the Li concentration distribution of a predetermined sample was quantified.

なお、ここではLiF濃度は平均Li濃度(モル)として定量したが、F(ハロゲン)の濃度分布はLiと同様にしてSIMSによって測定することができる。この場合には、SIMS分析に用いる1次イオンはCsイオンを用いる。実施例1〜8の測定した特定物質濃度と層厚のプロットを図4に、上記の評価をまとめたものを表1に示す。   Here, the LiF concentration was quantified as an average Li concentration (mol), but the concentration distribution of F (halogen) can be measured by SIMS in the same manner as Li. In this case, Cs ions are used as primary ions used for SIMS analysis. A plot of the specific substance concentration and the layer thickness measured in Examples 1 to 8 is shown in FIG.

Figure 2009135212
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Figure 2009135212
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表1から明らかなように、第二の中間層として、LiF濃度を0.0003モル%以上0.003モル%以下含有する実施例1〜8では、繰り返しX線照射後の暗電流の増加が比較例1〜2に対して有意に少なかった。   As is apparent from Table 1, in Examples 1 to 8 containing the LiF concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 mol% or less as the second intermediate layer, the increase in dark current after repeated X-ray irradiation was observed. It was significantly less than Comparative Examples 1-2.

以上のことから明らかなように、本発明の放射線画像検出器は、第一の中間層と、記録用光導電層との間にLiF(アルカリ金属フッ化物)を含有するa−Se層であって、かつ特定物質の濃度が0.0003モル%以上0.003モル%以下である第二の中間層が設けられているので、繰り返し使用後の暗電流の増加を防ぐとともに、経時による画像欠陥の増加を防ぐことができ、かつX線感度の低下を防ぐことができる。   As is apparent from the above, the radiation image detector of the present invention is an a-Se layer containing LiF (alkali metal fluoride) between the first intermediate layer and the recording photoconductive layer. In addition, since the second intermediate layer having a specific substance concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 mol% or less is provided, an increase in dark current after repeated use is prevented, and image defects with time Increase, and a decrease in X-ray sensitivity can be prevented.

なお、本実施例では、特定物質としてLiF(アルカリ金属フッ化物)のみを例示したが、他のアルカリ金属フッ化物やアルカリ金属酸化物、アルカリ金属土類フッ化物、アルカリ金属土類酸化物、SiOx、GeOx(xはともに0.5≦x≦1.5、好ましくはx=1)も同様に用いることができる。上記の特定物質は、沸点がほぼ1300℃以下で、Seに対する熱ダメージがほぼ同等であり、さらにa−Se中にあって正孔を捕獲する局在準位を形成する点でもほぼ同等である。また、a−Se中では分子状で存在すると考えられ、a−Se中を拡散しにくい。 In this example, only LiF (alkali metal fluoride) was exemplified as the specific substance, but other alkali metal fluorides, alkali metal oxides, alkali metal earth fluorides, alkali metal earth oxides, SiO x and GeO x (both x are 0.5 ≦ x ≦ 1.5, preferably x = 1) can be used similarly. The above specific substances have a boiling point of about 1300 ° C. or less, the thermal damage to Se is almost the same, and are also about the same in that they form localized levels in a-Se that capture holes. . Moreover, it is considered that it exists in a molecular form in a-Se, and is difficult to diffuse in a-Se.

本発明の一実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a radiation image detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the configuration of a radiation image detector according to another embodiment of the present invention アクティブマトリクス層の拡大断面図Expanded cross section of active matrix layer 第二の中間層における特定物質濃度と層厚との関係を示す対数グラフLogarithmic graph showing the relationship between specific substance concentration and layer thickness in the second intermediate layer 本発明の光読取方式の放射線画像検出器の構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the configuration of the optical reading type radiation image detector of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 アクティブマトリクス層
3 電子ブロッキング層
4 結晶化防止層
5 記録用光導電層
6 第二の中間層
7 第一の中間層
8 バイアス電極
10 放射線画像検出装置
11 線状電極
12 読取用光導電層
13 蓄電部
31 TFT
32 蓄積容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Active matrix layer 3 Electron blocking layer 4 Anti-crystallization layer 5 Photoconductive layer for recording 6 Second intermediate layer 7 First intermediate layer 8 Bias electrode
10 Radiation image detector
11 Linear electrode
12 Photoconductive layer for reading
13 Power storage unit
31 TFT
32 Storage capacity

Claims (3)

画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、a−Seを主成分とする記録用光導電層と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、
前記バイアス電極または前記基準電極のうち、前記蓄電部の電荷を読出す際に、該蓄電部に対して電位が正である側の電極と前記記録用光導電層との間に、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、SiOx、GeOx(xはともに0.5≦x≦1.5)のうち少なくとも1種を含有するa−Se層からなる第二の中間層とを、該第二の中間層を前記記録用光導電層側に向けて積層して設け、
前記第二の中間層の特定物質平均濃度が0.0003モル%以上0.003モル%以下であることを特徴とする放射線画像検出器。
A bias electrode that transmits a recording electromagnetic wave carrying image information; a recording photoconductive layer mainly composed of a-Se that generates a charge by irradiation of the recording electromagnetic wave that has passed through the bias electrode; In the radiation image detector formed by laminating the power storage unit for accumulating the generated charges, a plurality of reference electrodes, and a substrate in this order,
Of the bias electrode or the reference electrode, when reading the electric charge of the power storage unit, antimony sulfide is interposed between the electrode having a positive potential with respect to the power storage unit and the recording photoconductive layer. A first intermediate layer and specific substances such as alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, SiO x , GeO x (where x is 0.5 ≦ x ≦ 1.5), and a second intermediate layer comprising an a-Se layer containing at least one kind is provided by laminating the second intermediate layer toward the recording photoconductive layer side,
The radiation image detector, wherein the second intermediate layer has a specific substance average concentration of 0.0003 mol% or more and 0.003 mol% or less.
前記第二の中間層の特定物質平均濃度をx(モル%)、前記第二の中間層の層厚をy(μm)としたとき、x・y≧0.0003で、y≦30であることを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。   When the average concentration of the specific substance in the second intermediate layer is x (mol%) and the layer thickness of the second intermediate layer is y (μm), x · y ≧ 0.0003 and y ≦ 30. The radiation image detector according to claim 1. 前記第二の中間層の層厚が1〜30μmであることを特徴とする請求項1記載の放射線画像検出器。   The radiation image detector according to claim 1, wherein the second intermediate layer has a thickness of 1 to 30 μm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11504079B2 (en) 2016-11-30 2022-11-22 The Research Foundation For The State University Of New York Hybrid active matrix flat panel detector system and method

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