JPH05167057A - Radiation sensor - Google Patents
Radiation sensorInfo
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- JPH05167057A JPH05167057A JP3335071A JP33507191A JPH05167057A JP H05167057 A JPH05167057 A JP H05167057A JP 3335071 A JP3335071 A JP 3335071A JP 33507191 A JP33507191 A JP 33507191A JP H05167057 A JPH05167057 A JP H05167057A
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- cdte
- radiation
- cds
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は放射線検出素子に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detecting element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】このような分野の従来技術として、特開
昭６３−２９９７１号のものが知られている。ここで
は、センサとしてＣｄＴｅとａ−Ｓｉ：Ｈの接合構造が
示されている。ここで、ａ−Ｓｉ：Ｈは正孔阻止層とし
て用いられている。このａ−Ｓｉ：Ｈは非晶質であるた
め、独自の格子定数を持っておらず、したがって欠陥の
少ないＣｄＴｅとの接合が可能になる。2. Description of the Related Art As a conventional technique in such a field, JP-A-63-29971 is known. Here, a junction structure of CdTe and a-Si: H is shown as a sensor. Here, a-Si: H is used as the hole blocking layer. Since this a-Si: H is amorphous, it does not have its own lattice constant, and therefore it can be bonded to CdTe with few defects.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ａ−Ｓｉ：Ｈ
上にＣｄＴｅを堆積する場合は、ＣｄＴｅ自身がａ−Ｓ
ｉ：Ｈに合った接合手を形成できず、多くの欠陥が接合
に生じる。さらに、ａ−Ｓｉ：Ｈは２５０℃以上で水素
の脱離が生じ、膜質が劣化するため、堆積時の基板温度
を高くできない。However, a-Si: H
When CdTe is deposited on top, CdTe itself is aS
i: H cannot be formed in a suitable joint, and many defects occur in the joint. Further, a-Si: H is desorbed of hydrogen at 250 ° C. or higher and the film quality is deteriorated, so that the substrate temperature during deposition cannot be increased.
【０００４】なお、ＣｄＴｅ／ＣｄＳヘテロ接合構造の
デバイスとしては、例えば太陽電池や、光起電力素子
や、電子写真感光体（特開昭６１−１６２０５２）が知
られている。しかし、これらは無バイアス状態で用いら
れて、光による電位差を発生させるものであり、放射線
検出の機能を有さない。本発明は、かかる従来の問題点
を解決した放射線検出素子を提供する。As a device having a CdTe / CdS heterojunction structure, for example, a solar cell, a photovoltaic element, and an electrophotographic photosensitive member (Japanese Patent Laid-Open No. 61-162052) are known. However, these are used in a non-biased state to generate a potential difference due to light, and do not have a radiation detection function. The present invention provides a radiation detection element that solves the above conventional problems.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検出
素子は、ＣｄＴｅからなる放射線感応層と、この放射線
感応層にヘテロ接合されたＣｄＳからなる正孔阻止層
と、この正孔阻止層との間で放射線感応層を挟むように
当該放射線感応層上に設けられた電子阻止層とを備える
ことを特徴とする。A radiation detecting element according to the present invention comprises a radiation sensitive layer made of CdTe, a hole blocking layer made of CdS heterojunction to the radiation sensitive layer, and a hole blocking layer. And an electron blocking layer provided on the radiation-sensitive layer so as to sandwich the radiation-sensitive layer therebetween.
【０００６】[0006]
【作用】本発明によれば、放射線が入射されるとＣｄＴ
ｅ層で電子／正孔対が生成する。ここで、ＣｄＴｅ層に
ヘテロ接合されたＣｄＳ層は正孔阻止層であり、ＣｄＳ
層側がプラスとなるような直流バイアスが加えらてい
る。したがって、ＣｄＴｅ層への外部からの電子、正孔
の注入は上記のＣｄＳ層と電子阻止層により阻止され、
一方で放射線による生成キャリアが検出される。According to the present invention, when radiation is incident, CdT
Electron / hole pairs are generated in the e layer. Here, the CdS layer hetero-junctioned with the CdTe layer is a hole blocking layer, and
DC bias is applied so that the layer side becomes positive. Therefore, injection of electrons and holes from the outside into the CdTe layer is blocked by the CdS layer and the electron blocking layer,
On the other hand, carriers generated by radiation are detected.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、添付図面により、本発明の実施例を示
す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【０００８】図１は本発明に係る放射線検出素子の基本
構造を示し、図２はそのバンド構造を示している。図示
の通り、基板１上には正孔阻止層としてのＣｄＳ層２
と、Ｘ線感応層としてのＣｄＴｅ層３とが順次に積層さ
れ、その上面に電子阻止層としての金属電極４が形成さ
れている。なお、基板１としては例えばＢｅ基板が用い
られ、あるいは表面にＳｎＯ2 やＩＴＯなどの導電膜を
形成したガラス板が用いられる。また、金属電極４とし
ては、例えばＡｕなどが用いられる。そして、Ｘ線は金
属電極４から、あるいは基板１側から入射される。FIG. 1 shows the basic structure of a radiation detecting element according to the present invention, and FIG. 2 shows its band structure. As shown, a CdS layer 2 as a hole blocking layer is formed on the substrate 1.
And a CdTe layer 3 as an X-ray sensitive layer are sequentially laminated, and a metal electrode 4 as an electron blocking layer is formed on the upper surface thereof. As the substrate 1, for example, a Be substrate is used, or a glass plate having a conductive film such as SnO 2 or ITO formed on its surface is used. Further, as the metal electrode 4, for example, Au or the like is used. Then, the X-ray is incident from the metal electrode 4 or the substrate 1 side.
【０００９】図２に示す通り、この放射線検出素子にお
いては、基板１側がプラス、金属電極４側がマイナスと
なるバイアスが印加される。すると、高低抗のＣｄＴｅ
層３に空間電荷領域が形成される。このとき、ＣｄＳ層
２が正孔阻止層の機能を有することになり、またＣｄＴ
ｅ層３と金属電極４のショットキーが障壁が電子阻止層
の機能を有することになりＸ線検出が可能になる。As shown in FIG. 2, in this radiation detecting element, a bias is applied such that the substrate 1 side is positive and the metal electrode 4 side is negative. Then, high and low resistance CdTe
Space charge regions are formed in layer 3. At this time, the CdS layer 2 functions as a hole blocking layer, and the CdT layer
The Schottky barrier between the e layer 3 and the metal electrode 4 has a barrier functioning as an electron blocking layer, which enables X-ray detection.
【００１０】図１および図２の構造の放射線検出素子
は、次のようにして作製する。まず、少なくとも表面が
導電性とされた基板１上に、蒸着あるいはスパッタ法で
ｎ型のＣｄＳ層２を形成する。次に、同様の手法で高抵
抗のＣｄＴｅ層３を形成し、このＣｄＴｅ層３に対し
て、電子のショットキー障壁を形成する金属電極４を更
に形成する。なお、金属電極４に代えて、ＣＶＤ法など
でａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成すれば、電子阻止層の役割と電
荷蓄積層の役割を兼ねることができる。The radiation detecting element having the structure shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured as follows. First, the n-type CdS layer 2 is formed on the substrate 1 at least the surface of which is electrically conductive, by vapor deposition or sputtering. Next, a high resistance CdTe layer 3 is formed by the same method, and a metal electrode 4 forming a Schottky barrier for electrons is further formed on the CdTe layer 3. If an a-Si: H film is formed by a CVD method or the like instead of the metal electrode 4, it can serve both as an electron blocking layer and as a charge storage layer.
【００１１】本発明では、ＣｄＴｅ／ＣｄＳのヘテロ接
合構造を採用しているため、次のような利点がある。す
なわち、ヘテロ接合は、接合を形成する２つの物質の適
合性により、かなりその特性が支配されてしまう。とこ
ろが、ＣｄＳとＣｄＴｅは適合性が良く、接合を形成す
る場合、接合界面で混晶層を形成することにより、互い
の格子不整合を緩和し、欠陥の少ない非常に良好なヘテ
ロ接合を作ることができる。さらに、ＣｄＳをＣｄＴｅ
の正孔阻止層として用いた場合、接合部の欠陥密度を低
く抑えることが出来るため、ＣｄＳ側の電極から接合部
の欠陥を介して正孔がＣｄＴｅ層に注入されることを阻
止することが出来る。さらに、ＣｄＳはＣｄＴｅよりも
融点が高く、熱に強いためＣｄＴｅの堆積温度に制約を
与えることはない。Since the present invention employs a CdTe / CdS heterojunction structure, it has the following advantages. That is, the properties of the heterojunction are dominated by the compatibility of the two materials forming the junction. However, CdS and CdTe have good compatibility, and when forming a junction, a mixed crystal layer is formed at the junction interface to relax the lattice mismatch between them and form a very good heterojunction with few defects. You can Furthermore, CdS is replaced by CdTe
When it is used as a hole blocking layer, the defect density of the junction can be suppressed to a low level, so that holes can be prevented from being injected into the CdTe layer from the electrode on the CdS side through the defect of the junction. I can. Furthermore, since CdS has a higher melting point than CdTe and is strong against heat, it does not limit the deposition temperature of CdTe.
【００１２】図３は一実施例に係る放射線検出素子の断
面構造を示している。この実施例では、ガラス基板５１
上に設けられたＣＣＤ走査部６１を備えている。このＣ
ＣＤ走査部６１は例えばａ−Ｓｉ：Ｈで構成され、画素
ごとの検出信号を図示しないアンプに転送する役割を果
たしている。そして、このＣＣＤ走査部６１上には、Ｘ
線検出部を備えている。ここで、電子阻止層用にはａ−
Ｓｉ：Ｈ層４１が採用され、電荷蓄積層としての機能も
有している。この電荷蓄積作用は、ＣｄＴｅ層３が比較
的低抵抗のときはＣｄＴｅ層３自身に蓄積作用がないこ
とを考慮したものである。なお、共通電極１１は金属な
どで構成され、正の電圧が印加される。上記の実施例で
は、Ｘ線画像検出が可能になる。FIG. 3 shows a sectional structure of a radiation detecting element according to an embodiment. In this embodiment, the glass substrate 51
A CCD scanning unit 61 provided above is provided. This C
The CD scanning unit 61 is composed of, for example, a-Si: H, and plays a role of transferring a detection signal for each pixel to an amplifier (not shown). Then, on the CCD scanning unit 61, X
A line detector is provided. Here, for the electron blocking layer, a-
The Si: H layer 41 is adopted and also has a function as a charge storage layer. This charge storage action takes into consideration that the CdTe layer 3 itself has no storage action when the CdTe layer 3 has a relatively low resistance. The common electrode 11 is made of metal or the like, and a positive voltage is applied. In the above embodiment, X-ray image detection is possible.
【００１３】図４は別の実施例に係る放射線検出素子の
断面構造を示している。Ｂｅ基板または表面に導電膜が
形成された基板１上には、ＣｄＳ層２およびＣｄＴｅ層
３が順次に堆積され、更に電子阻止層および電荷蓄積用
のａ−Ｓｉ：Ｈ層４１が堆積されている。そして、ａ−
Ｓｉ：Ｈ層４１には複数の画素分離電極８１が設けられ
ている。一方、支持基板７上にはＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）等からなる走査部６１が設けられ、この上面に読
出電極８２が設けられている。そして、画素分離電極８
１と読出電極８２の間は接続ロッド８３によりコンタク
トがとられている。FIG. 4 shows a sectional structure of a radiation detecting element according to another embodiment. A CdS layer 2 and a CdTe layer 3 are sequentially deposited on a Be substrate or a substrate 1 having a conductive film formed on the surface thereof, and an electron blocking layer and an a-Si: H layer 41 for accumulating charges are further deposited. There is. And a-
The Si: H layer 41 is provided with a plurality of pixel separation electrodes 81. On the other hand, a scanning unit 61 composed of a TFT (thin film transistor) or the like is provided on the support substrate 7, and a read electrode 82 is provided on the upper surface thereof. Then, the pixel separation electrode 8
A connection rod 83 connects between 1 and the readout electrode 82.
【００１４】上記実施例によれば、Ｘ線が入射されると
ＣｄＴｅ層３でキャリアが生成され、ａ−Ｓｉ：Ｈ層４
１で蓄積される。そして、画素分離電極８１、接続ロッ
ド８３および読出電極８２を介して、信号電荷は画素ご
とに走査部６１により読み出される。したがって、Ｘ線
画像検出が可能になる。According to the above embodiment, when X-rays are incident, carriers are generated in the CdTe layer 3 and the a-Si: H layer 4 is formed.
It is accumulated at 1. Then, the signal charge is read by the scanning unit 61 for each pixel via the pixel separation electrode 81, the connecting rod 83, and the readout electrode 82. Therefore, X-ray image detection becomes possible.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、放射線が
入射されるとＣｄＴｅ層で電子／正孔対が生成する。こ
こで、ＣｄＴｅ層にヘテロ接合されたＣｄＳ層は正孔阻
止層であり、ＣｄＳ層側がプラスとなるような直流バイ
アスが加えらている。したがって、ＣｄＴｅ層への外部
からの電子、正孔の注入は上記のＣｄＳ層と電子阻止層
により阻止され、一方で放射線による生成キャリアが検
出される。このため、画素ごとに検出信号を読み出す走
査部を付加することで、高解像で高感度のＸ線画像検出
が可能になる。また、ＣｄＴｅ／ＣｄＳヘテロ接合を採
用しているので、製造プロセス上の制約も低減させるこ
とが可能になる。As described above, according to the present invention, electron / hole pairs are generated in the CdTe layer when radiation is incident. Here, the CdS layer heterojunctioned with the CdTe layer is a hole blocking layer, and a DC bias is applied so that the CdS layer side becomes positive. Therefore, the injection of electrons and holes from the outside into the CdTe layer is blocked by the CdS layer and the electron blocking layer, while the carriers generated by the radiation are detected. Therefore, by adding a scanning unit that reads out a detection signal for each pixel, it is possible to detect an X-ray image with high resolution and high sensitivity. Further, since the CdTe / CdS heterojunction is adopted, it is possible to reduce the restrictions on the manufacturing process.
【図１】本発明の基本構造に係る放射線検出素子の断面
図である。FIG. 1 is a sectional view of a radiation detection element according to a basic structure of the present invention.
【図２】図１のバンド構造図である。FIG. 2 is a band structure diagram of FIG.
【図３】一実施例に係る放射線検出素子の断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of a radiation detection element according to an example.
【図４】別の実施例に係る放射線検出素子の断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of a radiation detection element according to another embodiment.
１…基板、１１…共通電極、２…ＣｄＳ層、３…ＣｄＴ
ｅ層、４…金属電極、４１…ａ−Ｓｉ：Ｈ層、６１…Ｃ
ＣＤ走査部、８１…画素分離電極、８２…読出電極、８
３…接続ロッド1 ... Substrate, 11 ... Common electrode, 2 ... CdS layer, 3 ... CdT
e layer, 4 ... Metal electrode, 41 ... a-Si: H layer, 61 ... C
CD scanning unit, 81 ... Pixel separation electrode, 82 ... Readout electrode, 8
3 ... Connecting rod
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10 8422−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ (72)発明者 畑中 義式 静岡県浜松市城北３丁目５番１号 静岡大 学電子工学研究所内Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 31/10 8422-4M H01L 31/10 A (72) Inventor Yoshinori Hatanaka 3-5 Johoku, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture No. 1 Shizuoka University Institute of Electronics Engineering
Claims (2)
放射線感応層にヘテロ接合されたＣｄＳからなる正孔阻
止層と、この正孔阻止層との間で前記放射線感応層を挟
むように当該放射線感応層上に設けられた電子阻止層と
を備えることを特徴とする放射線検出素子。1. A radiation sensitive layer made of CdTe, a hole blocking layer made of CdS heterojunction to the radiation sensitive layer, and the radiation sensitive layer sandwiching the radiation sensitive layer between the hole blocking layer. A radiation detection element, comprising: an electron blocking layer provided on a sensitive layer.
なる請求項１記載の放射線検出素子。2. The radiation detecting element according to claim 1, wherein the electron blocking layer has a charge storage function.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335071A JPH05167057A (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Radiation sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335071A JPH05167057A (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Radiation sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05167057A true JPH05167057A (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=18284442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335071A Pending JPH05167057A (en) | 1991-12-18 | 1991-12-18 | Radiation sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05167057A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2926001A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-03 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR DETECTING ELECTROMAGNETIC RADIATION WITH ISOTROPIC TRANSFER LAYER |
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-
1991
- 1991-12-18 JP JP3335071A patent/JPH05167057A/en active Pending
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| US7825385B2 (en) | 2007-12-31 | 2010-11-02 | Commissariat à l'Energie Atomique | Device for detecting electromagnetic radiation and ionizing radiation having an isotropic transfer layer |
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