JP6788568B2 - 光電変換素子及び放射線検出器 - Google Patents
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Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、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。
図1(a)及び図1(b)は、第1実施形態に係る光電変換素子を例示する模式図である。
図1(a)は、断面図である。図1(b)は、光電変換素子の一部を例示する模式的断面図である。
図2に示すように、第1半導体領域31は、第1最高被占軌道HOMO1及び第1最低空軌道LUMO1を有する。第2半導体領域32は、第2最高被占軌道HOMO2及び第2最低空軌道LUMO2を有する。例えば、第1最高被占軌道HOMO1の値は、第2最高被占軌道HOMO2の値よりも大きい。第2最高被占軌道HOMO2の値は、第1最低空軌道LUMO1の値よりも大きい。第1最低空軌道LUMO1の値は、第2最低空軌道LUMO2の値よりも大きい。
図3において、横軸は、印加電圧AV(V)である。縦軸は、外部量子効率EQE(%)である。
図4において、横軸は印加電圧AV(V)であり、縦軸は電流密度CD(A/cm2)である。電流密度CDは、遮光下(光または放射線を照射しないとき)において流れる電流の密度である。
図5に示すように、光電変換素子111は、第1導電層10、第2導電層20、及び中間層30を含む。この例では、第1導電層10と中間層30との間には、第1層40が設けられている。
図6は、第2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6に示すように、第2実施形態に係る放射線検出器120は、光電変換素子110を含む。光電変換素子110は、第1導電層10、第2導電層20、中間層30、及び基板50を含む。
図7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(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(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、信号70sとして得られる。
図8に示すように、放射線検出器121は、光電変換素子110及びシンチレータ90を含む。光電変換素子110は、第1導電層10、第2導電層20、中間層30、及び基板50を含む。シンチレータ90から中間層30に向かう方向は、第1導電層10から第2導電層20に向かう方向に沿う。
図9に示すように、放射線検出器122は、光電変換素子110に加えて、封止部材60をさらに含む。光電変換素子110は、第1導電層10、第2導電層20、中間層30、及び基板50を含む。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、及び中間層30が設けられる。第1導電層10、第2導電層20、及び中間層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。
図10に示すように、放射線検出器123は、光電変換素子110を含む。光電変換素子110は、第1導電層10、第2導電層20、中間層30、及び基板50を含む。図10においては、図の見やすさのために、放射線検出器123に含まれる要素の一部が互いに離されて描かれている。
75…電荷増幅器、 76…キャパシタンス、 81…放射線、 90…シンチレータ、 110、111…光電変換素子、 120、121、122、123…放射線検出器、 AV…印加電圧、 CD…電流密度、 ΔE1、ΔE2…差、 EQE…外部量子効率、 HOMO1、2…第1、第2最高被占軌道、 LUMO1、2…第1、第2最低空軌道
Claims (10)
- 第1導電層と、
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中間層と、
を備え、
前記中間層は、n形の第1半導体領域及びp形の第2半導体領域を含み、
前記第1半導体領域は、フラーレン及びフラーレン誘導体よりなる群から選択される少なくとも1つを含み、
前記第2半導体領域は、キナクリドン及びキナクリドン誘導体よりなる群から選択される少なくとも1つを含み、
前記中間層の単位体積あたりの前記第1半導体領域の重量に対する、前記単位体積あたりの前記第2半導体領域の重量の比は、100以上500以下である、光電変換素子。 - 第1導電層と、
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中間層と、
を備え、
前記中間層は、n形の第1半導体領域及びp形の第2半導体領域を含み、
前記第1半導体領域は、第1最高被占軌道及び第1最低空軌道を有し、
前記第2半導体領域は、第2最高被占軌道及び第2最低空軌道を有し、
前記第2最高被占軌道と前記第1最低空軌道との差の絶対値は、1.0eV以上であり、
前記第2最低空軌道と前記第1最低空軌道との差の絶対値は、1.3eV以上であり、
前記中間層の単位体積あたりの前記第1半導体領域の重量に対する、前記単位体積あたりの前記第2半導体領域の重量の比は、5よりも高い、光電変換素子。 - 前記比は、100以上500以下である、請求項1記載の光電変換素子。
- 基板をさらに備え、前記第1導電層は前記基板と前記中間層との間に設けられた、請求項1〜3のいずれか1つに記載の光電変換素子。
- 前記第1導電層と前記中間層との間に設けられた第1層をさらに備え、
前記第1層の導電率は、前記中間層の導電率よりも高い、請求項1〜4のいずれか1つに記載の光電変換素子。 - 外部量子効率が100%を超える、請求項1〜5のいずれか1つに記載の光電変換素子。
- 請求項1〜6のいずれか1つに記載の光電変換素子を備えた、放射線検出器。
- シンチレータをさらに備え、
前記シンチレータから前記中間層に向かう方向は、前記第1導電層から前記第2導電層に向かう方向に沿う、請求項7記載の放射線検出器。 - 前記第1導電層及び前記第2導電層と電気的に接続された検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記光電変換素子に入射する放射線の強度に応じた信号を出力する、請求項7または8に記載の放射線検出器。 - 前記放射線は、β線を含む、請求項9記載の放射線検出器。
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