JP2018085387A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】感度を向上できる放射線検出器を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、放射線検出器は、シンチレータ層と、第１導電層と、第２導電層と、有機層と、を含む。前記第２導電層は、前記シンチレータ層と前記第１導電層との間に設けられる。前記有機層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられる。前記有機層は、前記有機半導体領域を含む。前記有機半導体領域は、４００ナノメートル以上の第１厚さを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

放射線検出器において、感度の向上が望まれる。

特許５２３５３４８号公報

本発明の実施形態は、感度を向上できる放射線検出器を提供する。

本発明の実施形態によれば、放射線検出器は、シンチレータ層と、第１導電層と、第２導電層と、有機層と、を含む。前記第２導電層は、前記シンチレータ層と前記第１導電層との間に設けられる。前記有機層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられる。前記有機層は、有機半導体領域を含む。前記有機半導体領域は、４００ナノメートル以上の第１厚さを有する。

第１の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る放射線検出器に用いられる材料を例示する模式図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実験の結果を示すグラフ図である。 第１実験の別の結果を示すグラフ図である。 第１実験の結果を示すグラフ図である。 第２実験の結果を示すグラフ図である。 第２実験の結果を示すグラフ図である。 第３実験の結果を示すグラフ図である。 第３実験の結果を示すグラフ図である。 第１の実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的断面図である。 第１の実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する回路図である。 第１の実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式的断面図である。 第２の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的斜視図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る放射線検出器１１０は、シンチレータ層４０、第１導電層１０、第２導電層２０及び有機層３０を含む。この例では、基板５０がさらに設けられている。この例では、有機層３０は、有機半導体領域３０Ｒ及び有機中間層３５を含む。

第２導電層２０は、シンチレータ層４０と第１導電層１０との間に設けられる。有機層３０は、第１導電層１０と第２導電層２０との間に設けられる。第１導電層１０及び第２導電層２０は、電極として機能する。

基板５０は、シンチレータ層４０と第２導電層２０との間に設けられている。有機中間層３５は、第２導電層２０と有機半導体領域３０Ｒとの間に設けられている。有機中間層３５は、有機半導体領域３０Ｒと接する。有機中間層３５は、第２導電層２０と接する。

第２導電層２０から第１導電層１０に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、第２導電層２０、有機層３０及び第１導電層１０の積層方向である。これらの層は、Ｚ軸方向に対して実質的に垂直な平面に沿って広がる。シンチレータ層４０もこの平面に沿って広がる。

シンチレータ層４０に放射線８１が入射する。放射線８１に応じて、シンチレータ層４０から光が放出される。光は、基板５０及び第２導電層２０を介して、有機層３０（有機半導体領域３０Ｒ）に入射する。有機半導体領域３０Ｒにおいて、光のエネルギーにより、移動可能な電荷が生成される。第１導電層１０と第２導電層２０との間にバイアス電圧を印加することで、この電荷が取り出される。有機半導体領域３０Ｒは、例えば、光電変換層として機能する。

例えば、検出回路７０が設けられる。検出回路７０は、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続される。電気的な接続は、例えば、第１導電層１０と接続された第１配線７１、及び、第２導電層２０と接続された第２配線７２により行われる。検出回路７０は、後述するように、電荷増幅器を含む。電荷増幅器の入力に前記第１導電層１０（第１配線７１）及び第２導電層２０（第２配線７２）が電気的に接続される。電荷増幅器の出力が、出力信号ＯＳとなる。

例えば、放射能物質による汚染を検出する際に、対象物から放射線８１が放出される。放射線８１は、微弱である。放射線８１は、時間的に不連続に放出される場合もある。短いパルス状の放射線８１に高感度で反応することが求められる。

例えば、半導体の光電変換層を用いた撮像素子がある。対象物からの光（連続的な光）を受光し、半導体で光電変換が行われる。光に応じた電気信号が撮像データとなる。一方、医療・検査用などのＸ線検出器においても光電変換層が用いられる。この場合、意図して出射されたＸ線が対象物に照射され、対象物が検査される。従って、検出すべきＸ線の照射のタイミングが既知である。上記のような撮像素子やＸ線検出器においては、応答が遅くても所望の結果が得られる。

これに対して、放射能物質による汚染を検出する場合には、時間的に不連続でランダムに放出される放射線８１が検出対象である。この放射線８１が生じるタイミングは、既知ではない。このような特別な事情が存在する。このため、放射線検出器には、放射線８１に対して高速に応答することが求められる。さらに、放射線検出器の出力信号ＯＳに含まれるノイズが、短いパルス状の放射線８１と区別できることが求められる。

実施形態においては、有機半導体領域３０Ｒの厚さ（第１厚さｔ１、図１参照）を４００ナノメートル（ｎｍ）と厚くする。これにより、高速な応答性が得られる事がわかった。そして、第１厚さｔ１を厚くすることでノイズを低減できることがわかった。実施形態によれば、感度を向上できる放射線検出器を提供できる。

例えば、一般の撮像素子や医療・検査用などのＸ線検出器などにおいては、光電変換層は薄い方が有利である。例えば、光電変換層が厚いとバイアス電圧が高くなる。そして、光電変換層が厚いと、生じた電荷が光電変換層中を移動して電極に到達するまでの時間が長くなる。このように、バイアス電圧及び電荷の移動時間の観点から、一般的には光電変換層の厚さは薄く設定される。例えば、その厚さは、２００ｎｍ以下である。シンチレータ層と光電変換層とを組み合わせる場合においても、シンチレータ層からの光が届く距離に制限があるため、光電変換層の厚さを厚くすることは有益ではないと考えられていた。

しかしながら、本願の発明者の実験によると、光電変換層の厚さが４００ｎｍ以上と厚くなると、得られる出力信号の応答が速くなることがわかった。このことは、従来知られていない。本実施形態は、新たに見いだされたこの現象に基づいている。以下、発明者がおこなった実験について説明する。

第１実験では、有機半導体領域３０Ｒの特性に関する。第１実験の試料は、以下である。ガラスの基板５０の上に、第２導電層２０として、５０ｎｍの厚さのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が設けられる。その上に、３３ｎｍの厚さの有機中間層３５が設けられる。その上に、有機半導体領域３０Ｒが設けられる。その上に、第１導電層として、１５０ｎｍの厚さのアルミニウム膜が設けられる。第１実験においては、シンチレータ層は設けられない。

第１実験では、複数の試料が作製される。複数の試料において、有機半導体領域３０Ｒの第１厚さｔ１は、８０ｎｍ、１５０ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、または、７００ｎｍと変更される。

第１実験では、有機半導体領域３０Ｒとして、サブフタロシアニン誘導体が用いられる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る放射線検出器に用いられる材料を例示する模式図である。
図２（ａ）に示す第１化合物３１は、クロロホウ素サブフタロシアニン（ＳｕｂＰｃ）である。ＳｕｂＰｃは、ｐ形の導電性を有する。図２（ｂ）に示す第２化合物３２は、ペンタフルオロフェノキシホウ素サブフタロシアニン（Ｆ５−ＳｕｂＰｃ）である。Ｆ５−ＳｕｂＰｃは、ｎ形の導電性を有する。

第１実験では、有機半導体領域３０Ｒとして、第１化合物３１及び第２化合物３２の混合物が用いられる。第１化合物３１の体積比は、０．５であり、第２化合物３２の体積比は、０．５である。

このような試料に、パルス状の光（白色光）が照射され、そのときに得られる電流（光電流）が観測される。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実験の結果を示すグラフ図である。
図３（ｂ）は、第１実験において試料に照射されたパルス状の光を示す。図３（ａ）は、そのときに得られる光電流ＩＰの強度を示す。図３（ｃ）は、光電流ＩＰの立ち下がり部分を拡大して示した図である。これらの図の横軸は、時間ｔｍ（ｍｓ）である。図３（ｂ）の縦軸は、光の強度ＰＬである。図３（ａ）及び図３（ｃ）の縦軸は、光電流ＩＰである。図３（ａ）及び図３（ｃ）には、第１厚さｔ１が、８０ｎｍ、１５０ｎｍ及び７００ｎｍの結果が示されている。

図３（ｂ）に示すように、２ｍｓの幅のパルス状の光が照射される。図３（ａ）に示すように、第１厚さｔ１が８０ｎｍの試料においては、パルス状の光に追従した光電流ＩＰが得られる。すなわち、速い応答が得られる。

一方、第１厚さｔ１が１５０ｎｍのときは、立ち上がりにおいて、オーバーシュートが観測され、光電流ＩＰが安定するまでの時間が長い。そして、図３（ｃ）に示すように、立ち下がりにおいても、光電流ＩＰが安定するまでの時間が長い。このように、第１厚さｔ１が１５０ｎｍのように厚いと、応答が遅くなる。この結果は、予測していたことと一致する。

しかしながら、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、第１厚さｔ１が７００ｍｓのときに、速い応答が得られることがわかった。この結果は、予測していなかったことである。

立ち下がりの特性について詳しく測定した結果を図４に示す。
図４は、第１実験の別の結果を示すグラフ図である。
図４は、光電流ＩＰの立ち下がりの特性を示す。図４には、厚さｔ１が、１５０ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ及び７００ｎｍの結果が示されている。

図４に示すように、厚さｔ１が１５０ｎｍのときよりも、厚さｔ１が、３００ｎｍのときの方が応答は遅い。そして、厚さｔ１が、５００ｎｍのとき、及び、７００ｎｍのときに、応答が速い。

ここで、応答速度に対応するパラメータとして、応答時間パラメータＴｃを用いる。１つの例として、図３（ｃ）及び図４に例示した立ち下がりの特性に着目する。光のパルスが０になる時刻（時間ｔｍが２ｍｓ）から、光電流ＩＰの変化の１０％になるまでに要した時間を、応答時間パラメータＴｃとする。

図５は、第１実験の結果を示すグラフ図である。
図５の横軸は、第１厚さｔ１である。縦軸は、応答時間パラメータＴｃである。応答時間パラメータＴｃは、短いことが好ましい。図５は、第１実験の結果から導出されている。

図５からわかるように、第１厚さｔ１が２００ｎｍ以下の第１領域Ｒ１では、応答時間パラメータＴｃが小さい。第１厚さｔ１が２００ｎｍよりも大きく４００ｎｍ未満の第２領域Ｒ２では、応答時間パラメータＴｃが大きい。第１厚さｔ１が４００ｎｍ以上の第３領域Ｒ３では、応答時間パラメータＴｃが小さい。

第１領域Ｒ１においては、第１厚さｔ１の増大とともに、応答時間パラメータＴｃが増大する。このことは、「光電変換層が厚いと、生じた電荷が光電変換層中を移動して電極に到達するまでの時間が長くなる」という考えと、整合する。

図５に示すように、第１厚さｔ１が４００ｎｍ以上の第３領域Ｒ３で小さい応答時間パラメータＴｃが得られることは、上記の考えとは、反対である。

図５の結果が得られるのは、以下が原因であると考えられる。光が有機半導体領域３０Ｒに照射されたときに、生じた電荷が、電極に向かって移動する。この移動時間が、光電流ＩＰに影響すると考えられる。このメカニズムに着目すると、第１厚さｔ１が厚いと、応答時間パラメータＴｃが大きくなる。一方、２つの電極によりキャパシタンスが形成される。このキャパシタンスにおける充放電特性が、光電流ＩＰに影響すると考えられる。キャパシタンスは、第１厚さｔ１が厚いと、小さくなる。このため、このメカニズムに着目すると、第１厚さｔ１が厚いと、応答時間パラメータＴｃが小さくなる。このような、２つのメカニズムのために、第１厚さｔ１が第２領域Ｒ２で応答時間パラメータＴｃが大きく、それよりも小さい第１領域Ｒ１、または、それよりも大きい第３領域Ｒ３において、応答時間パラメータＴｃが小さくなると推定される。

このように、応答時間パラメータＴｃの観点では、第１領域Ｒ１または第３領域Ｒ３を採用するのが好ましい。ここで、ノイズの観点がある。以下に説明するように、第１厚さｔ１が小さいと、ノイズが大きくなることがわかった。

以下、第２実験について説明する。第２実験の試料においては、第１実験の試料において、シンチレータ層４０がさらに設けられる。シンチレータ層４０は、厚さが約１ｍｍのＣｓＩ（Ｔｌ）層である。シンチレータ層４０に、放射線８１（β線）が入射し、そのときに、出力信号ＯＳが得られる。β線は、時間的にランダムに、離散的に発生する。

図６は、第２実験の結果を示すグラフ図である。
図６は、第１厚さｔ１が５００ｎｍの試料に対応する。図６の横軸は、時間ｔｍである。縦軸は、出力信号ＯＳである。測定時のバイアス電圧は、−２０Ｖである。

図６に示すように、厚さｔ１が５００ｎｍのときにおいて、出力信号ＯＳに、大きなピークと、小さいノイズと、が観測される。大きなピークは、β線の入射に対応する。出力信号ＯＳにおいて、β線の入射に基づくピークと、と、ノイズと、は、互いに区別が可能である。

これに対して、厚さｔ１が小さくなると（例えば、８０ｎｍまたは１５０ｎｍなど）、ノイズが大きくなる。例えば、第１厚さｔ１が８０ｎｍのときには、β線の入射によるピークと、ノイズと、が区別できない。

ノイズの強度に対応するパラメータとして、ノイズ値ＮＬを導入する。図６に示すように、ノイズ値ＮＬは、出力信号ＯＳにおけるノイズ成分の最大値と最小値との差である。一方、β線の入射によるピークに対応するパラメータとして、信号値ＳＬを導入する。図６に示すように、信号値ＳＬは、β線の入射によるピークの高さに対応する。

図７は、第２実験の結果を示すグラフ図である。
図７の横軸は、第１厚さｔ１である。縦軸は、ノイズ値ＮＬまたは信号値ＳＬである。図７に示すように、第１厚さｔ１が小さくなると、ノイズ値ＮＬが小さくなる。一方、信号値ＳＬは、厚さｔ１が変化しても実質的に一定である。図７からわかるように、厚さｔ１が２８０ｎｍよりも小さいと、信号値ＳＬよりもノイズ値ＮＬが大きい。この領域においては、β線を適正に評価することは困難である。厚さｔ１が４００ｎｍ以上になると、信号値ＳＬは、ノイズ値ＮＬの１．４倍以上になる。

放射線検出において、有機半導体領域３０Ｒから得られる電荷は微弱である。一般的には、有機半導体領域３０Ｒから得られた信号をアンプ等で増幅し、増幅した信号が、後段の信号処理部に送られる。例えば、チャージアンプで信号を増幅する場合、チャージアンプ内部のオペレーションアンプにおいて、ノイズの高周波成分が検出器の容量に比例して増幅される。例えば、第１厚さｔ１を厚くすると、検出器の容量が減少し、高周波成分のノイズ増幅量が小さくなる。このため、全体のノイズ量が低減されると推定される。

上記の図５及び図７から分かるように、第１厚さｔ１が４００ｎｍ以上において、小さい応答時間パラメータＴｃと、小さいノイズ値ＮＬが得られる。

実施形態においては、有機半導体領域３０Ｒの第１厚さｔ１を４００ｎｍ以上と厚くする。これにより、高速な応答性が得られる。そして、ノイズを低減できる。

既に説明したように、放射能物質による汚染を検出する場合においては、時間的に不連続でランダムに放出される放射線８１が検出対象である。この放射線８１が生じるタイミングは、既知ではない。このような特別な事情が存在する。高速応答で低ノイズの放射線検出器１１０を用いることで、短いパルス状の放射線８１を高感度で検出できる。

以下、第３実験について説明する。第３実験においては、第１実験の試料において、光を試料に入射させない状態で、電流（暗電流）が測定される。

図８は、第３実験の結果を示すグラフ図である。
図８の横軸は、第１厚さｔ１である。縦軸は、暗電流Ｉｄ（Ａ）である。縦軸は、対数で表示されている。

図８に示すように、第１厚さｔ１が厚くなると、暗電流Ｉｄが大きくなる。例えば、第１厚さｔ１が１０００ｎｍを超えると、暗電流Ｉｄは、１×１０^−９Ａを超える。

実施形態においては、第１厚さｔ１は、例えば、１μｍ以下であることが好ましい。これにより、例えば、暗電流Ｉｄを小さくできる。

以下、第４実験について説明する。第４実験においては、第１実験の試料において、外部量子効率が測定される。

図９は、第３実験の結果を示すグラフ図である。
図９の横軸は、第１厚さｔ１である。縦軸は、平均外部量子効率ＥＱＥａ（％）である。

図９に示すように、第１厚さｔ１が８０ｎｍにおいては、平均外部量子効率ＥＱＥａが低い。第１厚さｔ１が１５０ｎｍ以上において、高い平均外部量子効率ＥＱＥａが得られる。実施形態においては、第１厚さｔ１が４００ｎｍ以上であるため、十分に高い平均外部量子効率ＥＱＥａが得られる。

以下、実施形態における有機半導体領域３０Ｒの例について説明する。

図１０は、第１の実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する模式的断面図である。 図１０に示すように、有機半導体領域３０Ｒ（有機層３０）において、第１化合物３１及び第２化合物３２が設けられる。第１化合物３１は、第１サブフタロシアニン誘導体（例えば、ＳｕｂＰｃ）を含む。第２化合物３２は、第２サブフタロシアニン誘導体（例えば、Ｆ５−ＳｕｂＰｃ）を含む。このように、有機半導体領域３０Ｒは、例えば、ｐ形半導体領域（例えば、第１化合物３１の領域）と、ｎ形半導体領域（例えば、第２化合物３２の領域）と、を含む。

図１０に示すように、２つの領域は、混ざり合っている。例えば、有機半導体領域３０Ｒは、バルクヘテロ接合構造を有する。

例えば、第１化合物３１の量と、第２化合物３２の量は、実質的に等しい。例えば、有機半導体領域３０Ｒにおける第１化合物３１の濃度（例えば、体積濃度または体積比）は、有機半導体領域３０Ｒにおける第２化合物３２の濃度（例えば、体積濃度または体積比）の０．２倍以上５．０倍以下である。

例えば、第１化合物３１の体積比は、０．４５以上０．５５以下である。第２化合物３２の体積比は、０．４５以上０．５５以下である。

実施形態において、有機半導体領域３０Ｒの少なくとも一部は、アモルファスであることが好ましい。これにより、例えば、有機半導体領域３０Ｒにおける均一性が高まる。

実施形態においては、第１厚さｔ１を４００ｎｍ以上に厚くする。アモルファスの材料を用いることで、第１厚さｔ１を厚くしても、高い均一性が得られ易い。高い平坦性が得やすい。

実施形態において、有機半導体領域３０Ｒは、特定の波長の光を効率良く吸収する。例えば、有機半導体領域３０Ｒにおいて、吸収率がピークとなる波長（吸収ピーク波長）がある。この吸収ピーク波長は、有機半導体領域３０Ｒに含まれる材料に依存する。

例えば、有機半導体領域３０Ｒが、サブフタロシアニン誘導体を含む場合、吸収ピーク波長は、緑色帯である。この場合、シンチレータ層４０は、ＣｓＩ（Ｔｌ）を含むことが好ましい。例えば、シンチレータ層４０は、ヨウ素、セシウム及びタリウムを含む。このとき、シンチレータ層４０から緑色帯の光が放出される。

実施形態において、有機半導体領域３０Ｒの吸収ピーク波長に対応する光が、シンチレータ層４０から放出されることが好ましい。これにより、高い変換効率が得られる。

実施形態において、放射線検出器１１０は、有機中間層３５（図１参照）を含むことが好ましい。有機中間層３５は、第２導電層２０と有機半導体領域３０Ｒとの間に設けられる。有機中間層３５により、例えば、有機半導体領域３０Ｒで生じた電荷が不活性化することが抑制できる。これにより、電荷が電極により有効に取り出される。有機中間層３５を設けることで、例えば、平坦性が向上する。例えば、均一な特性が得やすくなる。

有機中間層３５の厚さ（第２厚さｔ２、図１参照））は、有機半導体領域３０Ｒの第１厚さｔ１よりも薄い。例えば、第２厚さｔ２は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。これにより、例えば、バイアス電圧が過度に上昇することが抑制できる。

この例では、シンチレータ層４０と第２導電層２０との間に、基板５０が設けられている。基板５０とシンチレータ層４０との間に、第１導電層１０、有機層３０及び第２導電層２０が設けられても良い。例えば、基板５０が設けられなくても良い。例えば、シンチレータ層４０が第２導電層２０と接しても良い。第２導電層２０は、有機中間層３５と接しても良い。

実施形態において、シンチレータ層４０で放出された光は、第２導電層２０を通過して、有機半導体領域３０Ｒに入射する。実施形態において、第２導電層２０は、透光性である。例えば、第２導電層２０は、シンチレータ層４０から放出される光を透過させる。

一方、第１導電層１０は、光反射性でも良い。例えば、有機半導体領域３０Ｒに入射した光が、第１導電層１０で反射することで、有機半導体領域３０Ｒにおける光電変換効率が高まる。例えば、第１導電層１０の光反射率は、第２導電層２０の光反射率よりも高い。この光反射率は、シンチレータ層４０から放出される光のピーク波長における反射率である。

例えば、シンチレータ層４０は、光を放出する。この光は、シンチレータ層４０に入射する放射線８１に応じている。第２導電層２０の、この光のピーク波長に対する透過率は、２０％以上である。この透過率は、６０％以上であることが望ましい。例えば、このピーク波長における第１導電層１０の光反射率は、このピーク波長における第２導電層２０の光反射率よりも高い。

実施形態において、シンチレータ層４０は、プラスチックシンチレータ材を含んでも良い。プラスチックシンチレータ材は、例えば、ポリスチレン、ポリビニルトルエンおよびポリフェニルベンゼンからなる群から選択された少なくとも１つを含む。プラスチックシンチレータ材における発光波長は、例えば、緑色帯である。

図１１は、第１の実施形態に係る放射線検出器の一部を例示する回路図である。
図１１は、検出回路７０に設けられる電荷増幅器７５を例示している。電荷増幅器７５の２つの入力端子の一方に、第１配線７１（すなわち、第１導電層１０）が電気的に接続される。電荷増幅器７５の２つの入力端子の他方に、第２配線７２（すなわち、第２導電層２０）が電気的に接続される。電荷増幅器７５の負入力と、電荷増幅器７５の出力端子との間に、キャパシタンス７６が接続される。例えば、第１導電層１０と第２導電層２０との間に生じる電荷に応じた電圧が、出力信号ＯＳとして得られる。

電荷増幅器７５において、キャパシタンス７６と並列に抵抗が設けられてとも良い。参照電圧の入力端子がさらに設けられても良い。

図１２は、第１の実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器１１１においては、シンチレータ層４０、第１導電層１０、第２導電層２０、有機層３０（有機半導体領域３０Ｒ）、基板５０に加えて、封止部材６０がさらに設けられる。基板５０及び封止部材６０には、例えば、ガラスが用いられる。封止部材６０の外縁が、基板５０の外縁と、接合される。基板５０及び封止部材６０により囲まれる空間に、第１導電層１０、第２導電層２０及び有機層３０が設けられる。第１導電層１０、第２導電層２０及び有機層３０は、基板５０及び封止部材６０により、気密に封止される。これにより、安定した特性が得やすくなる。高い信頼性が得られる。

第１導電層１０、第２導電層２０及び有機層３０と、封止部材６０との間には、空間６５が設けられる。この空間６５に、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガスなど）が封入される。

（第２の実施形態）
図１３は、第２の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１３に示すように、放射線検出器１２０においては、シンチレータ層４０、第１導電層１０、第２導電層２０及び有機層３０が設けられる。基板５０及び有機中間層３５がさらに設けられても良い。図１３においては、図の見やすさのために、放射線検出器１２０に含まれる要素の一部が互いに離されて描かれている。

放射線検出器１２０においては、第２導電層２０は、複数設けられる。複数の第２導電層２０は、シンチレータ層４０から第１導電層１０に向かう第１方向（Ｚ軸方向）に対して交差する平面（例えばＸ−Ｙ平面）に沿って並ぶ。Ｘ−Ｙ平面は、Ｚ軸方向に対して垂直である。

複数の第２導電層２０は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２導電層２０は、例えば、マトリクス状に並ぶ。

放射線検出器１２０においては、放射線８１に応じた画像が得られる。放射線検出器１２０において、第１の実施形態に関して説明した構成、及び、その変形が適用できる。放射線検出器１２０においても、感度を向上できる放射線検出器が提供できる。

実施形態によれば、感度を向上できる放射線検出器を提供することができる。

本願明細書において、電気的に接続される状態は、２つの導体が直接接する状態を含む。電気的に接続される状態は、２つの導体が、別の導体（例えば配線など）により接続される状態を含む。電気的に接続される状態は、２つの導体の間の経路の間にスイッチング素子（トランジスタなど）が設けられ、２つの導体の間の経路に電流が流れる状態が形成可能な状態を含む。

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、放射線検出器に含まれるシンチレータ層、導電層、有機層、有機半導体領域、有機中間層及び検出回路などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した放射線検出器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての放射線検出器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…第１導電層、 ２０…第２導電層、 ３０…有機層、 ３０Ｒ…有機半導体領域、 ３１…第１化合物、 ３２…第２化合物、 ３５…有機中間層、 ４０…シンチレータ層、 ５０…基板、 ６０…封止部材、 ６５…空間、 ７０…検出回路、 ７１…第１配線、 ７２…第２配線、 ７５…電荷増幅器、 ７６…キャパシタンス、 ８１…放射線、 １１０、１１１、１２０…放射線検出器、 ＥＱＥａ…平均外部量子効率、 Ｉｄ…暗電流、 ＩＰ…光電流、 ＮＬ…ノイズ値、 ＯＳ…出力信号、 ＰＬ…強度、 Ｒ１〜Ｒ３…領域、 ＳＬ…信号値、 Ｔｃ…応答時間パラメータ、 ｔ１…第１厚さ、 ｔ２…第２厚さ、 ｔｍ…時間

Claims (10)

1. シンチレータ層と、
   第１導電層と、
   前記シンチレータ層と前記第１導電層との間に設けられた第２導電層と、
   前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられた有機層であって、４００ナノメートル以上の第１厚さを有する有機半導体領域を含む前記有機層と、
   を備えた放射線検出器。
2. 前記第１厚さは、１マイクロメートル以下である、請求項１記載の放射線検出器。
3. 前記有機半導体領域は、ｎ形半導体領域と、ｐ形半導体領域と、を含む、請求項１または２に記載の放射線検出器。
4. 前記有機半導体領域は、第１サブフタロシアニン誘導体を含む第１化合物と、第２サブフタロシアニン誘導体を含む第２化合物と、を含む、請求項１または２に記載の放射線検出器。
5. 前記有機半導体領域の少なくとも一部は、アモルファスである、請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
6. 前記第２導電層は、透光性である、請求項１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
7. 前記第２導電層と前記有機半導体領域との間に設けられ前記有機半導体領域と接する有機中間層をさらに備えた、請求項１〜６のいずれか１つに記載の放射線検出器。
8. 前記有機中間層の第２厚さは、前記第１厚さよりも薄い、請求項７記載の放射線検出器。
9. 前記シンチレータ層と前記第２導電層との間に設けられた基板をさらに備えた、請求項８記載の放射線検出器。
10. 前記シンチレータ層は、前記第２導電層と接し、
    前記第２導電層は、前記有機中間層と接した、請求項８記載の放射線検出器。