JPH0650344B2 - 放射検出素子を含むデバイス - Google Patents
放射検出素子を含むデバイスInfo
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- JPH0650344B2 JPH0650344B2 JP62087236A JP8723687A JPH0650344B2 JP H0650344 B2 JPH0650344 B2 JP H0650344B2 JP 62087236 A JP62087236 A JP 62087236A JP 8723687 A JP8723687 A JP 8723687A JP H0650344 B2 JPH0650344 B2 JP H0650344B2
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- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G—PHYSICS
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- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は例えば電磁放射または粒子放射の放射センサま
たは検出器を含むデバイスに関連する。
たは検出器を含むデバイスに関連する。
放射の型及び検出すべき特定の放射特性に依存してこれ
まで非常に多種類の放射センサ及び検出器が電磁放射に
対しても粒子放射に対しても開発されて来た。例えば
Ｒ．Ｊ．キーズ編「光学及び赤外線検出器」スプリンガ
ーフェアラグ、１９７７年（Ｒ．Ｊ．Ｋｅｙｅｓ，ｅ
ｄ．，Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌｏｇ）
及びＥ．コワルスキーの「核電子工学」スプリンガーフ
ェアラグ，１９７０年（Ｅ．Ｋｏｗａｌｓｋｉ，Ｎｕｃ
ｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ
−Ｖｅｒｌａｇ）を参照のこと。
まで非常に多種類の放射センサ及び検出器が電磁放射に
対しても粒子放射に対しても開発されて来た。例えば
Ｒ．Ｊ．キーズ編「光学及び赤外線検出器」スプリンガ
ーフェアラグ、１９７７年（Ｒ．Ｊ．Ｋｅｙｅｓ，ｅ
ｄ．，Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌｏｇ）
及びＥ．コワルスキーの「核電子工学」スプリンガーフ
ェアラグ，１９７０年（Ｅ．Ｋｏｗａｌｓｋｉ，Ｎｕｃ
ｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ
−Ｖｅｒｌａｇ）を参照のこと。
センサ及び検出器は装器運用、通信及びロボット工学な
どの分野で用いられる種々のデバイスに組込まれている
ように広く応用することができる。ロボット工学とその
関連分野に関しては位置検出の面が特に重要と考えられ
ている。商用で入手可能な位置検出型光検出器はｐ−ｎ
接合、典型的にはシリコンデバイスの形で実用されてい
るｐ−ｎ接合の光電効果に基いている。この点について
は例えば、Ｂ．シュミットら「標準的シリコン プレー
ナ技術により作成した位置検出器光検出器」センサとア
クチュエータ誌第４巻１９８３年４３−４４６ページ
（Ｂ．Ｓｃｈｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏ
ｒｓ Ｍａｄｅ ｗｉｔｈ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｉｌ
ｉｃｏｎｐｌａｎａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｓｅ
ｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ）を参照のこ
と。
どの分野で用いられる種々のデバイスに組込まれている
ように広く応用することができる。ロボット工学とその
関連分野に関しては位置検出の面が特に重要と考えられ
ている。商用で入手可能な位置検出型光検出器はｐ−ｎ
接合、典型的にはシリコンデバイスの形で実用されてい
るｐ−ｎ接合の光電効果に基いている。この点について
は例えば、Ｂ．シュミットら「標準的シリコン プレー
ナ技術により作成した位置検出器光検出器」センサとア
クチュエータ誌第４巻１９８３年４３−４４６ページ
（Ｂ．Ｓｃｈｍｉｄｔ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏ
ｒｓ Ｍａｄｅ ｗｉｔｈ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｉｌ
ｉｃｏｎｐｌａｎａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｓｅ
ｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ）を参照のこ
と。
ｐ−ｎ接合センサはウォールマーク効果（ａｌｌｍａ
ｒｋ ｅｆｆｅｃｔ）より詳しくは側方光電効果（ｌａ
ｔｅｒａｌ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｅｆｆｅｃ
ｔ）として知られる物理現象に基づく。そのような効果
というのはｐ−ｎ接合が非均一に放射されたときｐ−ｎ
接合に平行な電圧が出現することである。側方光電効果
の詳細については例えばＧ．Ｐ．ピーターソンら「直線
性の優れた位置検出型光検出器」、ＩＥＥＥジャーナル
オブ ソリーデステート サーキット第ＳＣ−１３
巻，１９７８年３９２−３９９ページ（Ｇ．Ｐ．Ｐｅｔ
ｅｒｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｏｓｉｔｉｎｓｅｎ
ｓｉｔｉｖｅ Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｗｉ
ｈｈ Ｈｉｇｈ Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ”，ＩＥＥＥ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｉｄ−ｓｔａｔｅ Ｃｉｒ
ｃｕｉｔｓ，Ｖｏｌ．ＳＣ−１３）及びＨ．ニウら「Ｐ
−Ｎ接合の物理量測定への側方光電効果の適用−Ｈ2 +注
入Ｓｉの面抵抗率及び接合コンダクタンス」ジャパニー
ズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス第１
５巻１９７６年６０１−６０９ページ（Ｈ．Ｎｉｕ ｅ
ｔ ａｌ．，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｔ
ｅｒａｌ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ
ｔｏ ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｐ
−Ｎ Ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ−Ｓｈｅｅｔ Ｒｅｓｉｓｔ
ｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｄｕｃ
ｔａｎｃｅ ｏｆ Ｈ2 +−ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｓ
ｉ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｄｅ ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．１５）参照のこ
と。
ｒｋ ｅｆｆｅｃｔ）より詳しくは側方光電効果（ｌａ
ｔｅｒａｌ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｅｆｆｅｃ
ｔ）として知られる物理現象に基づく。そのような効果
というのはｐ−ｎ接合が非均一に放射されたときｐ−ｎ
接合に平行な電圧が出現することである。側方光電効果
の詳細については例えばＧ．Ｐ．ピーターソンら「直線
性の優れた位置検出型光検出器」、ＩＥＥＥジャーナル
オブ ソリーデステート サーキット第ＳＣ−１３
巻，１９７８年３９２−３９９ページ（Ｇ．Ｐ．Ｐｅｔ
ｅｒｓｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｏｓｉｔｉｎｓｅｎ
ｓｉｔｉｖｅ Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｗｉ
ｈｈ Ｈｉｇｈ Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ”，ＩＥＥＥ Ｊ
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ｃｕｉｔｓ，Ｖｏｌ．ＳＣ−１３）及びＨ．ニウら「Ｐ
−Ｎ接合の物理量測定への側方光電効果の適用−Ｈ2 +注
入Ｓｉの面抵抗率及び接合コンダクタンス」ジャパニー
ズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス第１
５巻１９７６年６０１−６０９ページ（Ｈ．Ｎｉｕ ｅ
ｔ ａｌ．，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｔ
ｅｒａｌ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ
ｔｏ ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
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ｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｄｕｃ
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ｉ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｄｅ ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．１５）参照のこ
と。
大きさが数マイクロメータを超えない限りは満足なｐ−
ｎ接合デバイスは容易に作られるが、大きなデバイスは
充分に均一にすることが困難である。さらに、そのよう
なデバイスを位置検出に用いようと考えた場合、ビーム
位置の関数として充分な直線性を有する電圧応答を生成
するのは困難であることが判っている。従って入射放射
の位置に対して本質的に直線状の応答を有する光検出器
及び放射センサが要求されている。
ｎ接合デバイスは容易に作られるが、大きなデバイスは
充分に均一にすることが困難である。さらに、そのよう
なデバイスを位置検出に用いようと考えた場合、ビーム
位置の関数として充分な直線性を有する電圧応答を生成
するのは困難であることが判っている。従って入射放射
の位置に対して本質的に直線状の応答を有する光検出器
及び放射センサが要求されている。
導体材料と半導体材料から成る層状構造、例えばチタニ
ウムとシリコンの交互層から成る構造の中で放射により
もたらされた電気的効果が見出された。結果として得ら
れる構造は電磁放射のセンサ及び検出器として適切であ
り、粒子放射例えばα粒子線に対しても感応する。結果
として得られるセンサは種々のデバイス、例えば位置セ
ンサ、デジタル−アナログ変換器中に組込むのに適して
いる。
ウムとシリコンの交互層から成る構造の中で放射により
もたらされた電気的効果が見出された。結果として得ら
れる構造は電磁放射のセンサ及び検出器として適切であ
り、粒子放射例えばα粒子線に対しても感応する。結果
として得られるセンサは種々のデバイス、例えば位置セ
ンサ、デジタル−アナログ変換器中に組込むのに適して
いる。
第１図に示すのは基板１、金属層２１と半導体層２２交
互層（図では２つの交互層が示される）から成るフィル
ム２、接点３、抵抗４、電圧計５及び任意に設けるバイ
アス電位源６である。電磁放射または粒子放射により照
射されると抵抗４の両端にかかる電圧は放射強度の関数
として変化する。デバイスの感度を左右するのにバイア
ス電位を用いることができる。バイアス電圧が光電圧と
同じ向きにかけられると感度は上がり、向きが逆である
と感度はさがる。
互層（図では２つの交互層が示される）から成るフィル
ム２、接点３、抵抗４、電圧計５及び任意に設けるバイ
アス電位源６である。電磁放射または粒子放射により照
射されると抵抗４の両端にかかる電圧は放射強度の関数
として変化する。デバイスの感度を左右するのにバイア
ス電位を用いることができる。バイアス電圧が光電圧と
同じ向きにかけられると感度は上がり、向きが逆である
と感度はさがる。
第２図に示すのは基板１、金属層と半導体層の交互層か
ら成るフィルム２、接点３及び電圧計５である。放射７
の照射を受けると接点３の間にかかる電圧は入射ビーム
の位置Ｘの関数として変化する。典型的には、もし単に
Ｘ次元を決めるのであればフィルム２は狭い条片の形に
形成される。この条片は光ビームの経路に依存して直線
状でも曲線状でも良い。従ってそのようなデバイスは位
置、速度、加速度、回転、歪み、温度その他のスカラー
量を測定するトランスジューサとして用いることができ
る。さらにフィルムを条片でなく面を覆うように形成す
ることにより、また電極を適切に選ぶことにより、二次
元データ、例えばＸ−Ｙ位置をこのデバイスで検出する
ことができる。
ら成るフィルム２、接点３及び電圧計５である。放射７
の照射を受けると接点３の間にかかる電圧は入射ビーム
の位置Ｘの関数として変化する。典型的には、もし単に
Ｘ次元を決めるのであればフィルム２は狭い条片の形に
形成される。この条片は光ビームの経路に依存して直線
状でも曲線状でも良い。従ってそのようなデバイスは位
置、速度、加速度、回転、歪み、温度その他のスカラー
量を測定するトランスジューサとして用いることができ
る。さらにフィルムを条片でなく面を覆うように形成す
ることにより、また電極を適切に選ぶことにより、二次
元データ、例えばＸ−Ｙ位置をこのデバイスで検出する
ことができる。
第３図に示すのは基板１、金属層と半導体層の交互層か
ら成るフィルム２、フィルム２の上面に付けた電気接点
３及び電圧計５である。放射７の入射点がフィルム中の
狭いギャップ１０を横切って移動すると接点３の間にか
かる電圧は最初の極性からこれと逆の極性に鋭く変化す
る。
ら成るフィルム２、フィルム２の上面に付けた電気接点
３及び電圧計５である。放射７の入射点がフィルム中の
狭いギャップ１０を横切って移動すると接点３の間にか
かる電圧は最初の極性からこれと逆の極性に鋭く変化す
る。
フィルム形状を適切に選ぶと第２図に従うデバイスと第
３図に従うデバイスの特性を組合わせることができる。
そうして得られるデバイスはビーム位置がギャップから
離れると感度が下がり、ビームがギャップに接近すると
感度が上がる。
３図に従うデバイスの特性を組合わせることができる。
そうして得られるデバイスはビーム位置がギャップから
離れると感度が下がり、ビームがギャップに接近すると
感度が上がる。
第４図に示すのは基板１、金属層と半導体層の交互層か
ら成るフィルム２、接点３及び電圧計５である。３個の
入射放射７、８及び９がディジタル入力値に相当するよ
うにつまりビーム７が存在するときにディジタル値４に
相当し、ビーム８が存在するときにディジタル値１に相
当し、ビーム９が存在するときにディジタル値２に相当
するように示されている。（ビームないときは値０に相
当する。）接点３の間で測定した出力電圧は放射ビーム
の形で与えられたディジタル情報の合計をアナログで表
現する。
ら成るフィルム２、接点３及び電圧計５である。３個の
入射放射７、８及び９がディジタル入力値に相当するよ
うにつまりビーム７が存在するときにディジタル値４に
相当し、ビーム８が存在するときにディジタル値１に相
当し、ビーム９が存在するときにディジタル値２に相当
するように示されている。（ビームないときは値０に相
当する。）接点３の間で測定した出力電圧は放射ビーム
の形で与えられたディジタル情報の合計をアナログで表
現する。
本発明のデバイスは典型的には光、紫外線、赤外線のよ
うな電磁放射に感応する。またこのデバイスは例えば電
子、陽子及びα粒子などの粒子放射にも感応する。
うな電磁放射に感応する。またこのデバイスは例えば電
子、陽子及びα粒子などの粒子放射にも感応する。
本発明による交互層構造は絶縁基板上、または好ましく
はｎ型またはｐ型半導体基板上に堆積することができ
る。基板がポンプとして機能することにより放射により
もたらされる電気的効果が大きいことを考慮すると半導
体基板の方が好ましい。
はｎ型またはｐ型半導体基板上に堆積することができ
る。基板がポンプとして機能することにより放射により
もたらされる電気的効果が大きいことを考慮すると半導
体基板の方が好ましい。
基板材料が対象の放射に対して充分に透明である場合、
放射の入射は基板を通りぬけるであろう。そのような入
射は後方電極がない場合にこの層状構造に直接に電気接
点を設けることを考慮して促進される。本発明はこの特
徴はシリコン基板上の赤外線検出器の場合に特に利益が
ある。さらに半導体基板に対する接点がない点は、その
ような接点を設けるのに特別の配慮が必要な場合、例え
ばIII−Ｖ及びII−VI半導体材料の場合特に重要であ
る。この点から言えば特定例はガリウムヒ素及び水銀−
カドミウムテルル化物半導体基板である。
放射の入射は基板を通りぬけるであろう。そのような入
射は後方電極がない場合にこの層状構造に直接に電気接
点を設けることを考慮して促進される。本発明はこの特
徴はシリコン基板上の赤外線検出器の場合に特に利益が
ある。さらに半導体基板に対する接点がない点は、その
ような接点を設けるのに特別の配慮が必要な場合、例え
ばIII−Ｖ及びII−VI半導体材料の場合特に重要であ
る。この点から言えば特定例はガリウムヒ素及び水銀−
カドミウムテルル化物半導体基板である。
シリコン、ゲルマニウムまたはシリコン−ゲルマニウム
の層のような半導体層は典型的にはアモルファス形態で
堆積され、０．１ないし１０マイクロメータの好ましい
範囲の便利な厚さとなる。半導体材料はｐ−ドープで
も、ｎ−ドープでも、または非ドープでも良い。
の層のような半導体層は典型的にはアモルファス形態で
堆積され、０．１ないし１０マイクロメータの好ましい
範囲の便利な厚さとなる。半導体材料はｐ−ドープで
も、ｎ−ドープでも、または非ドープでも良い。
金属または導体層は元素でも合金でも良い。ここではそ
のような材料はバルク抵抗率が２００μΩ−cmに満たな
いものというように規定すると都合が良い。（絶縁体ま
たは半導体材料のバルク抵抗率は１０，０００μΩ−cm
を超えると考えられる。）本質的に純粋なチタニウムは
金属層材料として特に適切と考えられ、また同様にジル
コニウムとニオビウムも適切と考えられる。好ましくは
金属層は本質的にアモルファスの状態に置かれる。その
ような状態は８ナノメータに満たず好ましくは５（ナノ
メータに満たない好ましい層厚で実現される。連続層の
堆積を容易にするため、全層の厚さは少くとも０．１ナ
ノメータにすると好ましい。交互層のくり返し回数は典
型的には１ないし５００である。最も便利なのはただ２
つの型の材料（一方は金属、他方は半導体）から全る交
互層でできた構造である。しかし、これらの層の組成を
変えることが禁止されるのではない。
のような材料はバルク抵抗率が２００μΩ−cmに満たな
いものというように規定すると都合が良い。（絶縁体ま
たは半導体材料のバルク抵抗率は１０，０００μΩ−cm
を超えると考えられる。）本質的に純粋なチタニウムは
金属層材料として特に適切と考えられ、また同様にジル
コニウムとニオビウムも適切と考えられる。好ましくは
金属層は本質的にアモルファスの状態に置かれる。その
ような状態は８ナノメータに満たず好ましくは５（ナノ
メータに満たない好ましい層厚で実現される。連続層の
堆積を容易にするため、全層の厚さは少くとも０．１ナ
ノメータにすると好ましい。交互層のくり返し回数は典
型的には１ないし５００である。最も便利なのはただ２
つの型の材料（一方は金属、他方は半導体）から全る交
互層でできた構造である。しかし、これらの層の組成を
変えることが禁止されるのではない。
本発明に従って観測される光電効果は以下の記載により
理論的に明らかになるだろう。ｐ型基板上の交互層から
成る構造で光が局所的に入射する場合、基板中に吸収さ
れた放射は正孔−電子対を生成する。空乏領域中の電子
は小数拡散長内で、ショツトキー場により交互層のフィ
ルム内に運ばれる。電荷分離により空間電荷の一部がキ
ャンセルされ、これにより内部障壁電位が減少する。ｐ
領域に戻る電子から成る逆ショットキーもれ電流は、光
子発生の率と再結合の率とが等しくなるように局部障壁
電位を調整することにより障壁を平衡状態にする。
理論的に明らかになるだろう。ｐ型基板上の交互層から
成る構造で光が局所的に入射する場合、基板中に吸収さ
れた放射は正孔−電子対を生成する。空乏領域中の電子
は小数拡散長内で、ショツトキー場により交互層のフィ
ルム内に運ばれる。電荷分離により空間電荷の一部がキ
ャンセルされ、これにより内部障壁電位が減少する。ｐ
領域に戻る電子から成る逆ショットキーもれ電流は、光
子発生の率と再結合の率とが等しくなるように局部障壁
電位を調整することにより障壁を平衡状態にする。
基板において側方光電圧は正孔と電子の分離過程及び放
射の入射位置における障壁電位の減少の結果として生成
される。基板中の正孔はこの電位勾配の影響の下で側方
に移動する。金属フィルムにおいては、電子の流れに対
する側方駆動力は電子の濃度勾配による拡散に起因す
る。電位勾配は電子が抵抗性フィルムを介して拡散する
時に進展する。
射の入射位置における障壁電位の減少の結果として生成
される。基板中の正孔はこの電位勾配の影響の下で側方
に移動する。金属フィルムにおいては、電子の流れに対
する側方駆動力は電子の濃度勾配による拡散に起因す
る。電位勾配は電子が抵抗性フィルムを介して拡散する
時に進展する。
電子と正孔が側方に流れると接合に沿って側方に、障壁
空間電荷の一部がキャンセルされる。これにより、もし
交互層構造の異方性の程度が高い場合でなければ、接合
に沿って側方に電子と正孔が再結合する率が高くなった
であろう。結果として、熱イオン放出または拡散または
その両者による多重層を介しての輸送により横断ショツ
トキー電流は制御できるものと考えられる。こうして、
再結合が基板の最初のインタフェース状態によって制御
されない高級ショツトキー接合が得られる。
空間電荷の一部がキャンセルされる。これにより、もし
交互層構造の異方性の程度が高い場合でなければ、接合
に沿って側方に電子と正孔が再結合する率が高くなった
であろう。結果として、熱イオン放出または拡散または
その両者による多重層を介しての輸送により横断ショツ
トキー電流は制御できるものと考えられる。こうして、
再結合が基板の最初のインタフェース状態によって制御
されない高級ショツトキー接合が得られる。
実例１ 不純物濃度が約２×１０14／cm3のｐ型５０Ω−cmのシ
リコン基板上に電子ビーム蒸着によりチタニウムとシリ
コンの交互層を堆積した。堆積工程中、基板温度は５℃
前後であった。堆積は残留ふんい気が本質的に、分圧が
約１０-8ｔｏｒｒ（約１３３×１０-8Ｐａ）の水素から
成る真空中で行なった。堆積速度は約０．１ナノメータ
／秒であった。チタニウムとシリコンの個々の層の厚さ
はそれぞれ０．６ナノメータ及び１．３ナノメータであ
った。チタニウムとシリコンの交互層（くり返し回数２
６４回）からなる条片を面積が約２０mm×２mmの領域上
に堆積した。この条片の端部に銀ペイントの形でオーム
性接触を設けた。
リコン基板上に電子ビーム蒸着によりチタニウムとシリ
コンの交互層を堆積した。堆積工程中、基板温度は５℃
前後であった。堆積は残留ふんい気が本質的に、分圧が
約１０-8ｔｏｒｒ（約１３３×１０-8Ｐａ）の水素から
成る真空中で行なった。堆積速度は約０．１ナノメータ
／秒であった。チタニウムとシリコンの個々の層の厚さ
はそれぞれ０．６ナノメータ及び１．３ナノメータであ
った。チタニウムとシリコンの交互層（くり返し回数２
６４回）からなる条片を面積が約２０mm×２mmの領域上
に堆積した。この条片の端部に銀ペイントの形でオーム
性接触を設けた。
条片を波長約０．６３マイクロメータのヘリウム−ネオ
ン レーザからの放射で局所的に照射したが、放射強度
の関数として光電圧が観察された。光電圧は強度が高ま
るにつれ増加し、その増加はかなり広い強度範囲にわた
って本質的に直線性を示した。
ン レーザからの放射で局所的に照射したが、放射強度
の関数として光電圧が観察された。光電圧は強度が高ま
るにつれ増加し、その増加はかなり広い強度範囲にわた
って本質的に直線性を示した。
実例２ 構造のくり返し回数が２０回であること、条片の幅が約
１mm長さが約１６mmであることを除いて実例１の層状構
造を堆積した。条片上の照射点の位置の関数としての側
方光電圧を低出力ヘリウム−ネオン レーザにより生成
されたレーザ照射によって決定した。側方光電圧は条片
の端部近傍での照射の際の０と、条片の中央近傍での照
射の際の約１０ｍＶとの間で本質的に直線的に変化し
た。（直線からの偏位は４％未満であった。）光電流も
測定したが、ビーム位置の関数としての直線性の優れた
電流が観測された。
１mm長さが約１６mmであることを除いて実例１の層状構
造を堆積した。条片上の照射点の位置の関数としての側
方光電圧を低出力ヘリウム−ネオン レーザにより生成
されたレーザ照射によって決定した。側方光電圧は条片
の端部近傍での照射の際の０と、条片の中央近傍での照
射の際の約１０ｍＶとの間で本質的に直線的に変化し
た。（直線からの偏位は４％未満であった。）光電流も
測定したが、ビーム位置の関数としての直線性の優れた
電流が観測された。
実例３ 面積が約２０mm×２０mmの領域上に実例１のようにして
堆積した層状構造をひっかくことにより、高感度位置検
出器として機能するデバイスを作成した。接点は実例３
で概略的に示したようにして設けた。フィルムをひっか
き傷の左側で照射したとき出力電圧は約８０ｍＶであっ
た。ビームをひっかき傷をわたって動かすと出力電圧は
−８０ｍＶに急に落ちた。
堆積した層状構造をひっかくことにより、高感度位置検
出器として機能するデバイスを作成した。接点は実例３
で概略的に示したようにして設けた。フィルムをひっか
き傷の左側で照射したとき出力電圧は約８０ｍＶであっ
た。ビームをひっかき傷をわたって動かすと出力電圧は
−８０ｍＶに急に落ちた。
実例４ 長さ２５mm、幅２mmのチタニウムとアルミニウムの交互
層（くり返し回数１０回）を有する条片を実例１のよう
にして堆積することにより、ディジタル−アナログ変換
器として機能するデバイスを作成した。３個のガリウム
ヒ素レーザ放射源を第４図に概略的に示すようにして用
いた。この３個のビームのオン−オフの組合せに対応す
る８個の可能なディジタル値１、２、３、４、５、６、
７及び０に対し、それぞれ５ｍＶ、１０ｍＶ、１５ｍ
Ｖ、−２０ｍＶ、−１５ｍＶ、−１０ｍＶ、−５ｍＶ及
び０ｍＶの出力電圧が得られた。
層（くり返し回数１０回）を有する条片を実例１のよう
にして堆積することにより、ディジタル−アナログ変換
器として機能するデバイスを作成した。３個のガリウム
ヒ素レーザ放射源を第４図に概略的に示すようにして用
いた。この３個のビームのオン−オフの組合せに対応す
る８個の可能なディジタル値１、２、３、４、５、６、
７及び０に対し、それぞれ５ｍＶ、１０ｍＶ、１５ｍ
Ｖ、−２０ｍＶ、−１５ｍＶ、−１０ｍＶ、−５ｍＶ及
び０ｍＶの出力電圧が得られた。
実例５ 構造のくり返し回数が１０回であること、条片の幅が約
２mm、長さが約１５mmであることを除き実例１のように
して層状構造を堆積した。波長が０．７から１．１マイ
クロメータに変化する放射で局所的に構造を照射した。
波長が０．７から約０．９５マイクロメータの時には光
電圧は波長に直接に関係することが判った。波長がさら
に大きくなると円滑な電圧降下が観察された。
２mm、長さが約１５mmであることを除き実例１のように
して層状構造を堆積した。波長が０．７から１．１マイ
クロメータに変化する放射で局所的に構造を照射した。
波長が０．７から約０．９５マイクロメータの時には光
電圧は波長に直接に関係することが判った。波長がさら
に大きくなると円滑な電圧降下が観察された。
第１図は本発明に従う放射強度センサデバイスの概略的
断面図、 第２図は本発明に従う位置検出デバイスの概略的断面
図、 第３図は本発明に従う別の位置検出デバイスであって、
入射ビーム位置の関数として極めて非直線的な電圧応答
を有するデバイスの概略的平面図、 第４図は本発明に従うディジタル−アナログ変換器の概
略的断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 層状構造……２、体部……１、電気接点……３、放射…
…７、８、９
断面図、 第２図は本発明に従う位置検出デバイスの概略的断面
図、 第３図は本発明に従う別の位置検出デバイスであって、
入射ビーム位置の関数として極めて非直線的な電圧応答
を有するデバイスの概略的平面図、 第４図は本発明に従うディジタル−アナログ変換器の概
略的断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 層状構造……２、体部……１、電気接点……３、放射…
…７、８、９
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バリー フランクリン レヴァイン アメリカ合衆国 07930 ニュージャーシ イ，リヴィングストン，ベア ブルック レーン 22 (72)発明者 ロナルド ハワード ウィレンズ アメリカ合衆国 07060 ニュージャーシ イ，ウォーレン，ワイチウッド ウエイ ７
Claims (9)
- 【請求項１】基板、該基板上の層状構造及び一対の電気
的接触子からなる放射検出デバイスであって、少なくと
も１つの該電気的接触子は該層状構造へ接触しており、
前記層状構造は該基板から続く複数対の層からなり、各
対における一つの層の材料は該対の別の層の材料とは異
なる放射検出デバイスにおいて、 前記基板は絶縁物とｎ型半導体材料又はｐ型半導体材料
とから選択されており、前記各対の前記１つの層はｎ
型、ｐ型及びドープされていない半導体材料から選択さ
れた半導体材料からなり、該各対の前記別の層は２００
μΩ・cmより小さい体積抵抗率を有する金属性導電材料
からなり、該対の各層の厚さは０．１から１０ナノメー
タの範囲内であることを特徴とする放射検出デバイス。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の放射検出デ
バイスにおいて、 各々の該一つの層の半導体材料は、同じ対又は異なる対
であり、各々の該別の層の金属性導電材料は、同じ対又
は異なる対であることを特徴とする放射検出デバイス。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
放射検出デバイスにおいて、 該層状構造は該基板から続き５００対までの層を含むこ
とを特徴とする放射検出デバイス。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
に記載の放射検出デバイスにおいて、 該金属性導電材料がチタン、ジルコニウム及びニオビウ
ムから選択されることを特徴とする放射検出デバイス。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
かに記載の放射検出デバイスにおいて、 該層状構造の半導体材料がIV族、III−Ｖ族及びII−IV
族の材料から選択されることを特徴とする放射検出デバ
イス。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の放射検出デ
バイスにおいて、 IV族材料はシリコン、ゲルマニウム及びシリコン−ゲル
マニウムから選択されることを特徴とする放射検出デバ
イス。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
に記載の放射検出デバイスにおいて、 該層状構造の半導体材料はシリコンであり、金属性導電
材料はチタニウムであることを特徴とする放射検出デバ
イス。 - 【請求項８】特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれ
かに記載の放射検出デバイスにおいて、 該電気的接触子は該層状構造の同じ面に接触しているこ
とを特徴とする放射検出デバイス。 - 【請求項９】基板、該基板上の層状構造及び一対の電気
的接触子からなる放射検出デバイスを製造する方法にお
いて、該方法は、 金属性導電層で始まり、そして半導体層で終止するよう
複数の、金属性導電材料及び半導体材料からなる交互の
層を該基板へ堆積することによって前記層状構造を形成
し、前記基板は絶縁物とｎ型半導体材料又はｐ型半導体
材料とから選択されており、該半導体層の該半導体材料
はｎ型、ｐ型及びドープされていない半導体材料から選
択されており、該交互の層は比較的低い温度で堆積され
ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US85097786A | 1986-04-11 | 1986-04-11 | |
| US850977 | 1986-04-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62294990A JPS62294990A (ja) | 1987-12-22 |
| JPH0650344B2 true JPH0650344B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=25309617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087236A Expired - Lifetime JPH0650344B2 (ja) | 1986-04-11 | 1987-04-10 | 放射検出素子を含むデバイス |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0241237B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0650344B2 (ja) |
| KR (1) | KR950009930B1 (ja) |
| CA (1) | CA1281440C (ja) |
| DE (1) | DE3783157T2 (ja) |
| ES (1) | ES2036206T3 (ja) |
| HK (1) | HK117593A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3051557A1 (fr) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | Univ Aix Marseille | Detecteur de particules realise dans un materiau semi-conducteur |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57154083A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-22 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ct scanner |
-
1987
- 1987-04-03 EP EP87302912A patent/EP0241237B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-03 DE DE8787302912T patent/DE3783157T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-03 ES ES198787302912T patent/ES2036206T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-08 KR KR1019870003319A patent/KR950009930B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1987-04-10 JP JP62087236A patent/JPH0650344B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-10 CA CA000534427A patent/CA1281440C/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-28 HK HK1175/93A patent/HK117593A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3783157D1 (de) | 1993-02-04 |
| KR870010409A (ko) | 1987-11-30 |
| EP0241237B1 (en) | 1992-12-23 |
| DE3783157T2 (de) | 1993-04-22 |
| HK117593A (en) | 1993-11-05 |
| JPS62294990A (ja) | 1987-12-22 |
| EP0241237A3 (en) | 1989-07-05 |
| CA1281440C (en) | 1991-03-12 |
| ES2036206T3 (es) | 1993-05-16 |
| KR950009930B1 (ko) | 1995-09-01 |
| EP0241237A2 (en) | 1987-10-14 |
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