JPH01286471A - 放射線検出素子 - Google Patents

放射線検出素子

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JPH01286471A
JPH01286471A JP63114630A JP11463088A JPH01286471A JP H01286471 A JPH01286471 A JP H01286471A JP 63114630 A JP63114630 A JP 63114630A JP 11463088 A JP11463088 A JP 11463088A JP H01286471 A JPH01286471 A JP H01286471A
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JP
Japan
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scintillator
film
microcrystalline
thick
transparent electrode
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Pending
Application number
JP63114630A
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English (en)
Inventor
Haruo Ito
晴夫 伊藤
Sunao Matsubara
松原 直
Juichi Shimada
嶋田 寿一
Shinichi Muramatsu
信一 村松
Tetsuhiko Takahashi
哲彦 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射線検出素子に係り、特に検出感度の高い
放射線検出素子に関する。
〔従来の技術〕
放射線検出素子の一例としてCT用固体検出素子につい
て述べる。このような検出素子の代表的なものとしてシ
ンチレータとフォトダイオードを組み合わせたものがあ
る。近年非晶質材料の応用研究の進歩により、フォトダ
イオードとして非晶質シリコンフォトダイオードを用い
ることが可能になりつつある(応用物理学会誌、198
6年p、824)、またこのような素子に関連するもの
には、特開昭62−718[や特開昭62−43511
15が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術において、非晶質シリコン(以下a−8i
と略記する)フォトダイオードに関しては、a−8i太
陽電池の研究開発や、ファクシミリ用−次元ラインセン
サ用a−8iフォトダイオードの開発で培われた技術が
応用されている。しかし、これらの技術分野で開発され
たフォトダイオードは、その応用目的が異なるため必ら
ずしも放射線検出素子用には最適化が配慮されていなか
った。
例えば素子に照射される光強度は、上記a−8i太陽電
池では、100 mW/ffl (太陽光下)から0 
、05 m W / ci (蛍光灯下)の範囲内にあ
るが、放射線検出素子では10−2〜10−’mW/a
#と桁違いに小さい。従って微弱光に対する光感度やリ
ーク電流の点でこれまでのa−8iフオトダイオードの
性能では満足できないという問題点があった。
特に、従来技術では、シンチレータとa−8iフオトダ
イオードの間に透明1f極を設けることが必須であった
ため、透明電極とp型層−8i系膜との反応によるフォ
トダイオードの特性低下および透明電極層による光吸収
損や界面反射損等の問題があった5 本発明の目的は、上記問題点を解決し、検出感度の高い
、従ってS/Nの高い放射線検出素子を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、放射線を光に変換するシンチレータと、該
シンチレータからの発光を電気信号に変換するフォトダ
イオードから成る放射線検出素子において、シンチレー
タ側に透明電極を設けず、微結晶層を直接形成するか、
あるいは、透光性絶縁膜を設けた上に微結晶層を形成す
ることにより達成される。また、上記目的は、微結晶層
を結晶層あるいはアモルファス相と多結晶相から成る混
層膜に置きかえることによっても達成される。
〔作用〕
アモルファス太陽電池は、ガラス/透明電極/pin/
金属電極構造を有する。ここでp型層には通常、導電度
10”−”S/an(比抵抗106Ω’an)程度のa
 −S i C: H膜あるいは0.1−103/m(
比抵抗10−0.01Ω・口)ノ微結晶Si:Hまたは
微結晶SiC:H1lfiが使用されているヮこれらの
膜は厚さが0.01〜0.02μmであるため、低抵抗
の微結晶膜でもそのシート抵抗は5000Ω/口以上と
なる。したがって直列抵抗損を減らし有効な光起電力を
得るには、シート抵抗値10Ω/口前後の透明電極をガ
ラス側全面に形成することが必須である。
これに対し、本発明の放射線検出素子では、フォトダイ
オードへの入射光強度が10−2〜10−3m W /
 alと太陽電池の1/10’ 〜1/107である。
光起電力の直列抵抗損は光温度に比例するから、該フォ
トダイオードのシート抵抗の最大許容値は10 X 1
04Ω/口 となり、透明電極を設ける必要がない。光
入射側のpあるいはn型層の膜厚を0.02μmとする
と比抵抗は0.2Ω・国となる。さらに、該a−3iフ
ォトダイオードのパターン幅は1mとa −S i太陽
電池の数ra〜1−に比べ1衝程度小さいため上記比抵
抗の許容値も1桁高くなることでき2Ω・a以下となる
。さらに、該フォトダイオードは太陽電池と違って短絡
状態に近い動作点で使用するため直列抵抗損による出力
域は減り、比抵抗の許容値は20Ω・l以下にできる。
膜厚が0.05μmまで厚くできればこの許容値は50
Ω・1以下となる。
以上の様な低抵抗膜は、アモルファスSi系フォトダイ
オードでは微結晶膜が最適であるが、この他に、結晶膜
、あるいはアモルファス相と多結晶相からなる混相膜で
あってもよい。さらに1部分的に微結晶、結晶、混和の
いずれかが混じった膜(混在膜)でもよい。該混在膜は
、アモルファス膜をレーザー等により部分的にアニール
することにより形成される。
上記低抵抗膜を用いれば、透明電極を省略することが可
能である6透明電極の省略は、プロセスの簡略化につな
がり、また、透明電極層での光吸収損がなくなるため該
放射線検出素子の検出感度増大につながる。さらに、低
抵抗層形成時に、透明電極との反応がなくなるため、フ
ォトダイオードの特性低下を防ぐことができ、したがっ
て検出素子の感度および歩留りが向上する。
〔実施例〕
実施例1 第1図に本発明の一実施例の素子構造を示す。
11は熱間静水圧加圧法により作成したGdz02S 
:Pr、CeFシンチレータであり、厚さは1.2mm
、X線受光面の面積は1 、2 mm X 3 Q m
mである。
上面および下面は鏡面研磨を行う。X線入射面には蛍光
を反射させるため光反射膜12としてAQ蒸着膜を形成
する。シンチレータ上面には、まず、a−8iC:HI
3を厚さ0.5μm 形成し、この上に0.05 μm
厚のp型機結品S i C: HI3、 1μm厚のa
 −S i : H15、0、05μm厚のn型機結晶
S i : H16を順次マイクロ波プラズマCVD法
により形成した後Ali極17.18を設ける。
本素子は、従来素子、即ちシンチレータ/透明電極/ 
p i n / A Q構造の素子に比べX線照射時の
感度が60%増加した。これは、1つには透明電極とp
型層の反応による特性低下が抑えられたためである。他
の理由はシンチレータ/透明電極/p (屈折率は2.
2/1.8/3.5)構造をシンチレータ/ a −S
 i C: H/ p (屈折率は2.2/2.5以上
/3.5)構造に変更したことにより透明電極による界
面反射損がなくなったため光収集効率が高まったからで
ある。
実施例2 第2図に他の実施例の素子構造を示す。シンチレータ1
1のX線入射面にAQ蒸着膜12.および他の面にTa
、Ti等を添加したシンチレータと同程度の屈折率を有
する1μm厚の5iOz21を形成する。X線受光面の
面積は1 m X 30mである。該5iOz上に0.
2+m幅X30onの面積に膜厚0.1μmの透明電極
Sn○222を形成する。さらに、0.03μm厚のn
型微結晶Si :H23,1,5μm厚のi型a−8i
:H2S、0.03μm厚のn型機結晶S i : H
16を順次、プラズマCVD法により形成し、最後にA
Q電極17を設ける。
本素子は、従来素子、即ちシンチレータ/透明電極/ 
p i n / A Q構造の素子に比べ、Xa照射時
の感度が50%増加した。
本実施例における透明電極22を0.05m1幅の半透
明金属電極あるいは、0.01m幅の不透明金属に変更
しても感度増大の効果はほとんど同じであった。
また1本実施例の5iOz膜21がシンチレータの屈折
率より小さくとも、界面反射損が若干増えるのみで従来
構造素子に比べX線照射時の感度は30%以上高かった
実施例3 第3図にさらに他の実施例の素子構造を示す。
X線受光面の面積は1 m X 30 rrrnである
。シンチレータ11のX線入射面にAQ蒸着膜12.他
の面にオルガノシラノールRn5i(○H)4−n系有
機シリコンを塗布焼成し、1μm厚の5iOz31を形
成する。該SiO2上にプラズマCVD法によりp型a
−8i:HllAを形成した後レーザーアニールにより
結晶化膜32とする。該結晶膜32上に0.2nm幅X
30mmの面積に膜厚0.05μmのCr電極33を形
成する。さらに、1.5pm厚のi型a−8i :H2
S、0.03μm厚のn型微結晶Si:HI3を順次、
プラズマCVD法により形成し、最後にAQ電極17を
設ける。
本素子は、従来素子、即ちシンチレータ/透明電極/ 
p i n / A Q構造の素子に比べ、X線照射時
の感度が40%増加した。
本実施例におけるレーザーアニールによる結晶化は完全
でなくともよく、微結晶化あるいは混相膜化程度でもX
線照射時の感度は従来素子に比べ30%以上増加した。
実施例4 実施例2において、P型機結品S i : Hをn型に
、n型機結晶S i : Hをp型に変更したシンチレ
ータ/5iOz/5nOz (一部)/nip/A12
構造の素子を作製した0本素子は、従来素子。
即ちシンチレータ/透明電極(全面) / p i n
 /AQ構造素子に比べ、XI&照射時の感度が45%
増加した。
〔発明の効果〕
本発明によれば:放射線検出素子を構成するフォトダイ
オードの光感度を極めて高くできるため、素子の放射線
検出感度を高く、即ち、S/Nを高くすることができる
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の実施例の検出素子の断面図
である。 11・・・シンチレータ、12・・・光反射膜、13・
・・水素化アモルファスシリコンカーバイド、14・・
・p種水素化微結晶シリコンカーバイド、15・・・i
槽水素化アモルファスシリコン、16・・・n型水素化
微結晶シリコン、17・・・金属電極、21・・・8.
102透明膜、22・・・透明電極、23・・・P型水
素化微結晶シリコン。 代理人 弁理士 小ノー勝男、7′ 1+[2I  、*z図 第 3 図 XgL                 32  H
eeded、。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アモルファスシリコンフォトダイオードとシンチレ
    ータから成る放射線検出素子において、シンチレータと
    p型あるいはn型微結晶層とが少なくとも一部分で、直
    接接するかあるいは非導電膜を介して接することを特徴
    とする放射線検出素子。 2、シンチレータと比抵抗50Ω・cm以下の半導体層
    とが少なくとも一部分で、直接接するかあるいは非導電
    膜を介して接することを特徴とする請求項第1項記載の
    放射線検出素子。 3、特許請求の範囲第2項における半導体層が、結晶層
    、微結晶層あるいはアモルファス相と多結晶相から成る
    混相膜のうち少なくとも1つから成ることを特徴とする
    放射線検出素子。
JP63114630A 1988-05-13 1988-05-13 放射線検出素子 Pending JPH01286471A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340835A (ja) * 1999-05-31 2000-12-08 Hamamatsu Photonics Kk 高エネルギー線入射位置検出素子及び装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340835A (ja) * 1999-05-31 2000-12-08 Hamamatsu Photonics Kk 高エネルギー線入射位置検出素子及び装置

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