JPH07221340A - 半導体放射線検出器 - Google Patents
半導体放射線検出器Info
- Publication number
- JPH07221340A JPH07221340A JP6009668A JP966894A JPH07221340A JP H07221340 A JPH07221340 A JP H07221340A JP 6009668 A JP6009668 A JP 6009668A JP 966894 A JP966894 A JP 966894A JP H07221340 A JPH07221340 A JP H07221340A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- metal
- schottky
- work function
- radiation detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】理想的な界面特性により高いショットキー障壁
を有する放射線検出器を提供する。 【構成】化合物半導体の表面に金属電極を形成した場合
に、そのショットキー障壁高さが金属の仕事関数に依存
する理想的な値に近付くような表面処理を行った後に、
ｎ型半導体については仕事関数の大きい金属例えばＰ
ｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を形成し、ｐ型半導体については仕事
関数の小さい金属例えばＭｎ、Ｉｎ、Ｐｂ等を形成した
ものをショットキー電極とする。 【効果】より小さい印加電圧で電荷収集領域である表面
空乏層の形成が可能で漏れ電流も小さく、またショット
キー界面におけるキャリアの損失もない高感度、低印加
電圧の放射線検出器を提供できる。
を有する放射線検出器を提供する。 【構成】化合物半導体の表面に金属電極を形成した場合
に、そのショットキー障壁高さが金属の仕事関数に依存
する理想的な値に近付くような表面処理を行った後に、
ｎ型半導体については仕事関数の大きい金属例えばＰ
ｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を形成し、ｐ型半導体については仕事
関数の小さい金属例えばＭｎ、Ｉｎ、Ｐｂ等を形成した
ものをショットキー電極とする。 【効果】より小さい印加電圧で電荷収集領域である表面
空乏層の形成が可能で漏れ電流も小さく、またショット
キー界面におけるキャリアの損失もない高感度、低印加
電圧の放射線検出器を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体放射線検出器に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の表面障壁型半導体放射線検出器に
おけるショットキー接合側の電極形成法としては、ラッ
ピングやポリッシングしただけの表面あるいは一般的な
化学エッチングを加えただけの表面に金属電極を付ける
方法がある。しかし、ＣｄＴｅやＧａＡｓ等の化合物半
導体は、その表面特性が非常に悪いために、特定の表面
処理を行わない従来の電極形成技術では理想的なショッ
トキー特性は得られない。そのため、ショットキー障壁
高さが十分高く、かつ逆方向電圧印加時のリーク電流が
十分小さいような表面障壁を有する放射線検出器は得ら
れていない。
おけるショットキー接合側の電極形成法としては、ラッ
ピングやポリッシングしただけの表面あるいは一般的な
化学エッチングを加えただけの表面に金属電極を付ける
方法がある。しかし、ＣｄＴｅやＧａＡｓ等の化合物半
導体は、その表面特性が非常に悪いために、特定の表面
処理を行わない従来の電極形成技術では理想的なショッ
トキー特性は得られない。そのため、ショットキー障壁
高さが十分高く、かつ逆方向電圧印加時のリーク電流が
十分小さいような表面障壁を有する放射線検出器は得ら
れていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】放射線検出器の材料と
なるＧａＡｓ，ＣｄＴｅなどの化合物半導体は表面が非
常に不安定であるため表面特性が悪く、化学エッチング
処理だけで良好な表面特性を得ることは困難である。シ
ョットキー接合を形成した場合には、そのショットキー
障壁高さが金属の種類に依存するような理想的なショッ
トキー電極が形成できないため、半導体の電気親和力と
の差が大きい仕事関数をもつ金属電極を形成しても、高
いショットキー障壁は得られない。そのため、ショット
キー接合に対して逆バイアスを印加して動作させる検出
器では、表面空乏領域を広げるためにより大きな電圧を
印加する必要があり、それに伴い漏れ電流も大きくなる
という問題点があった。また、このようなショットキー
障壁高さが金属に依存しないような界面特性の悪いショ
ットキー接合では、半導体の表面準位に起因した界面準
位を介した再結合等により放射線照射により発生したキ
ャリアが損失するという現象があり、α線や電子線、低
エネルギーＸ線等に対しては特に問題になる。本発明
は、より小さい印加電圧で電荷収集領域である表面空乏
層の形成が可能で漏れ電流も小さく、またショットキー
界面におけるキャリアの損失もないような高感度、低印
加電圧の放射線検出器を提供するものである。
なるＧａＡｓ，ＣｄＴｅなどの化合物半導体は表面が非
常に不安定であるため表面特性が悪く、化学エッチング
処理だけで良好な表面特性を得ることは困難である。シ
ョットキー接合を形成した場合には、そのショットキー
障壁高さが金属の種類に依存するような理想的なショッ
トキー電極が形成できないため、半導体の電気親和力と
の差が大きい仕事関数をもつ金属電極を形成しても、高
いショットキー障壁は得られない。そのため、ショット
キー接合に対して逆バイアスを印加して動作させる検出
器では、表面空乏領域を広げるためにより大きな電圧を
印加する必要があり、それに伴い漏れ電流も大きくなる
という問題点があった。また、このようなショットキー
障壁高さが金属に依存しないような界面特性の悪いショ
ットキー接合では、半導体の表面準位に起因した界面準
位を介した再結合等により放射線照射により発生したキ
ャリアが損失するという現象があり、α線や電子線、低
エネルギーＸ線等に対しては特に問題になる。本発明
は、より小さい印加電圧で電荷収集領域である表面空乏
層の形成が可能で漏れ電流も小さく、またショットキー
界面におけるキャリアの損失もないような高感度、低印
加電圧の放射線検出器を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】化合物半導体の表面に化
学エッチング後に水素雰囲気で熱処理する方法や、化学
エッチング後に硫化物処理をする方法等の表面に金属電
極を形成した場合に、そのショットキー障壁高さが金属
の仕事関数に依存する理想的な値に近付くような表面処
理を行った後に、ｎ型半導体については仕事関数の大き
い金属例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を形成し、ｐ型半導体
については仕事関数の小さい金属例えばＭｎ、Ｉｎ、Ｐ
ｂ等を形成したものをショットキー電極とすることを特
徴とする。
学エッチング後に水素雰囲気で熱処理する方法や、化学
エッチング後に硫化物処理をする方法等の表面に金属電
極を形成した場合に、そのショットキー障壁高さが金属
の仕事関数に依存する理想的な値に近付くような表面処
理を行った後に、ｎ型半導体については仕事関数の大き
い金属例えばＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ等を形成し、ｐ型半導体
については仕事関数の小さい金属例えばＭｎ、Ｉｎ、Ｐ
ｂ等を形成したものをショットキー電極とすることを特
徴とする。
【０００５】
【作用】化合物半導体の表面を化学エッチング後に水素
雰囲気で熱処理したり、硫化物処理すること等の表面処
理により、化学量論組成の保たれた清浄な表面状態が得
られ、そのような表面を汚染することなく、かつ損傷を
与えずに金属電極を形成すれば、そのショットキー障壁
高さが金属の仕事関数と半導体の電気親和力で決まる理
想値に近いものが得られる。そこで、ｎ型半導体の場合
は仕事関数の大きい金属を形成し、ｐ型半導体の場合に
は仕事関数の小さい金属を形成すればショットキー障壁
が高い電極が得られる。このように理想的なショットキ
ー界面特性により高いショットキー障壁をもつ電極を表
面障壁型電極とする放射線検出器は、電圧を印加しない
状態でも広い表面空乏層を有するものである。表面空乏
層は表面障壁型放射線検出器においては、入射放射線に
より発生したキャリアを電極に収集できる有感領域とし
て作用するものであり、検出効率を上げるためには半導
体全域に広がっていることが必要である。そこで、ショ
ットキー接合を逆方向バイアスにして動作させる表面障
壁型検出器において、高エネルギー障壁を有するショッ
トキー接合が得られればより小さい印加電圧で表面空乏
層を半導体層全域に広げることができるだけでなく、そ
の時の漏れ電流も小さく抑えることができる。さらに良
好なショットキー界面特性により、界面準位を介した界
面再結合によるキャリアの損失も非常に少なくできるた
めに高感度・高効率・低消費電力の放射線検出器が実現
できる。
雰囲気で熱処理したり、硫化物処理すること等の表面処
理により、化学量論組成の保たれた清浄な表面状態が得
られ、そのような表面を汚染することなく、かつ損傷を
与えずに金属電極を形成すれば、そのショットキー障壁
高さが金属の仕事関数と半導体の電気親和力で決まる理
想値に近いものが得られる。そこで、ｎ型半導体の場合
は仕事関数の大きい金属を形成し、ｐ型半導体の場合に
は仕事関数の小さい金属を形成すればショットキー障壁
が高い電極が得られる。このように理想的なショットキ
ー界面特性により高いショットキー障壁をもつ電極を表
面障壁型電極とする放射線検出器は、電圧を印加しない
状態でも広い表面空乏層を有するものである。表面空乏
層は表面障壁型放射線検出器においては、入射放射線に
より発生したキャリアを電極に収集できる有感領域とし
て作用するものであり、検出効率を上げるためには半導
体全域に広がっていることが必要である。そこで、ショ
ットキー接合を逆方向バイアスにして動作させる表面障
壁型検出器において、高エネルギー障壁を有するショッ
トキー接合が得られればより小さい印加電圧で表面空乏
層を半導体層全域に広げることができるだけでなく、そ
の時の漏れ電流も小さく抑えることができる。さらに良
好なショットキー界面特性により、界面準位を介した界
面再結合によるキャリアの損失も非常に少なくできるた
めに高感度・高効率・低消費電力の放射線検出器が実現
できる。
【０００６】
【実施例】伝導型がｎ型、キャリア濃度が４×１０10cm
-3、比抵抗が1.４×１０5 Ω・cmのＣｄＴｅ単結晶から
切り出した面方位（１１１）、７×７×１ mmのチップ
をＣｄＴｅ層として検出器を製作する。ＣｄＴｅチップ
を臭素（２％vol)−メタノール系液でエッチング後６０
℃の（ＮＨ4)2 Ｓｘ液中に４時間浸漬する。液から取り
出し後、窒素ガスで表面を乾燥させ、高真空槽（＜１０
-7Torr) 中に導入して電子ビーム蒸着法によって（１１
１）Ｔｅ面にＰｔを直径５mmで約２０ｎｍ蒸着する。引
き続き（１１１）Ｃｄ面にＩｎを約２０ｎｍ蒸着後、基
板を２００℃で３０分間加熱する。以上の手順によって
（１１１）Ｔｅ面に理想値１．０２evの高い障壁をもつ
ショットキー電極が形成され、（１１１）Ｃｄ面にはＩ
ｎのオーミック電極が形成された表面障壁型放射線検出
器構造を製作した。比較のために良好な表面特性が得ら
れるような表面処理を行わずに、化学エッチングだけで
同様の作製手順により、０．８evのショットキー障壁を
持つ検出器構造を作製し検出器特性を比較した。Ｐｔ側
を陰極、Ｉｎ側を陽極として３５Ｖを印加して、Ｐｔ電
極側から57Ｃｏの放射線を照射した場合の１２２kev γ
線に対する検出器特性を表１に示す。
-3、比抵抗が1.４×１０5 Ω・cmのＣｄＴｅ単結晶から
切り出した面方位（１１１）、７×７×１ mmのチップ
をＣｄＴｅ層として検出器を製作する。ＣｄＴｅチップ
を臭素（２％vol)−メタノール系液でエッチング後６０
℃の（ＮＨ4)2 Ｓｘ液中に４時間浸漬する。液から取り
出し後、窒素ガスで表面を乾燥させ、高真空槽（＜１０
-7Torr) 中に導入して電子ビーム蒸着法によって（１１
１）Ｔｅ面にＰｔを直径５mmで約２０ｎｍ蒸着する。引
き続き（１１１）Ｃｄ面にＩｎを約２０ｎｍ蒸着後、基
板を２００℃で３０分間加熱する。以上の手順によって
（１１１）Ｔｅ面に理想値１．０２evの高い障壁をもつ
ショットキー電極が形成され、（１１１）Ｃｄ面にはＩ
ｎのオーミック電極が形成された表面障壁型放射線検出
器構造を製作した。比較のために良好な表面特性が得ら
れるような表面処理を行わずに、化学エッチングだけで
同様の作製手順により、０．８evのショットキー障壁を
持つ検出器構造を作製し検出器特性を比較した。Ｐｔ側
を陰極、Ｉｎ側を陽極として３５Ｖを印加して、Ｐｔ電
極側から57Ｃｏの放射線を照射した場合の１２２kev γ
線に対する検出器特性を表１に示す。
【０００７】
【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 試 料 ショットキー障壁 漏れ電流(A) 分解能FWHM 高さ（ev) (35V) (kev) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ No.1 1.02 １×10-9 5 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ No.2 0.80 ５×10-7 12 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【０００８】表１に示すように、理想的な界面特性によ
り高いショットキー障壁を形成した表面障壁型放射線検
出器は、漏れ電流が小さくかつ分解能も小さく高感度な
特性を示す。上記の化学エッチング後に硫化物処理する
方法に代えて化学エッチング後に水素雰囲気中で４５０
℃で１０分間熱処理を行った。そして上記と同様に金属
電極を形成し、上記と同様の放射線検出器特性を測定し
た。その結果、漏れ電流が小さく、分解能が良い上記と
同様の検出器特性が得られた。
り高いショットキー障壁を形成した表面障壁型放射線検
出器は、漏れ電流が小さくかつ分解能も小さく高感度な
特性を示す。上記の化学エッチング後に硫化物処理する
方法に代えて化学エッチング後に水素雰囲気中で４５０
℃で１０分間熱処理を行った。そして上記と同様に金属
電極を形成し、上記と同様の放射線検出器特性を測定し
た。その結果、漏れ電流が小さく、分解能が良い上記と
同様の検出器特性が得られた。
【０００９】
【発明の効果】本発明により理想的な界面特性により高
いショットキー障壁を有する高感度・高効率・低印加電
圧の放射線検出器が得られる。
いショットキー障壁を有する高感度・高効率・低印加電
圧の放射線検出器が得られる。
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体の表面を、その表面に金属電
極を形成した場合にそのショットキー障壁高さが金属の
仕事関数に依存する理想的な値に近付くような表面処理
を行った後、ｎ型半導体については仕事関数の大きい金
属を形成し、ｐ型半導体については仕事関数の小さい金
属であるを形成して高いエネルギー障壁をもつショット
キー電極を作り、この電極をｎ型半導体では陰極層とし
て、ｐ型半導体では陽極層として動作させることを特徴
とする放射線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009668A JPH07221340A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009668A JPH07221340A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体放射線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221340A true JPH07221340A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11726600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6009668A Pending JPH07221340A (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221340A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093654A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Acrorad Co.,Ltd. | Element de detection de radiations a semiconducteurs |
| JP2004138472A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 放射線検出素子、放射線検出装置、放射線ｃｔ装置及び放射線検査装置 |
| JP2015137885A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 放射線検出素子および放射線検出素子の製造方法 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP6009668A patent/JPH07221340A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002093654A1 (fr) * | 2001-05-15 | 2002-11-21 | Acrorad Co.,Ltd. | Element de detection de radiations a semiconducteurs |
| JP2002344000A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Acrorad Co Ltd | 半導体放射線検出素子 |
| US6975012B2 (en) | 2001-05-15 | 2005-12-13 | Acrorad Co., Ltd. | Semiconductor radiation detector having voltage application means comprises InxCdyTez on CdTe semiconductor substrate |
| JP2004138472A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 放射線検出素子、放射線検出装置、放射線ｃｔ装置及び放射線検査装置 |
| JP2015137885A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 放射線検出素子および放射線検出素子の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Büker et al. | Photovoltaic output limitation of n‐FeS2 (pyrite) Schottky barriers: A temperature‐dependent characterization | |
| Grusell et al. | Electrical Defects in Silicon Introduced by Sputtering and Sputter‐Etching | |
| Ghosh et al. | Rectification, space‐charge‐limited current, photovoltaic and photoconductive properties of Al/tetracene/Au sandwich cell | |
| Ben‐Chorin et al. | Band alignment and carrier injection at the porous‐silicon–crystalline‐silicon interface | |
| US20070134840A1 (en) | Methods of making energy conversion devices with a substantially contiguous depletion regions | |
| JPH0614561B2 (ja) | 固体紫外線検出器とその製造方法 | |
| Anthopoulos et al. | Oxygen induced p-doping of α-nickel phthalocyanine vacuum sublimed films: Implication for its use in organic photovoltaics | |
| US6524966B1 (en) | Surface treatment and protection method for cadmium zinc telluride crystals | |
| Rabehi et al. | Electrical and photoelectrical characteristics of Au/GaN/GaAs Schottky diode | |
| US6168967B1 (en) | Reduction of surface leakage current by surface passivation of CdZn Te and other materials using hyperthermal oxygen atoms | |
| JPH07221340A (ja) | 半導体放射線検出器 | |
| Pugh et al. | A metal: p‐n‐CdTe Schottky‐barrier solar cell: Photoelectrochemical generation of a shallow p‐type region in n‐CdTe | |
| Okajima et al. | Optical and electrical properties of β-FeSi2/Si, β-FeSi2/InP heterojunction prepared by RF-sputtering deposition | |
| US6975012B2 (en) | Semiconductor radiation detector having voltage application means comprises InxCdyTez on CdTe semiconductor substrate | |
| Casey et al. | Properties of zinc‐phosphide junctions and interfaces | |
| Koval et al. | Detection of hot electrons at a p-type indium phosphide/platinum rotating ring/disk photoelectrode | |
| Shimizu et al. | Behavior of metal-induced negative oxide charges on the surface of N-type silicon wafers using frequency-dependent AC surface photovoltage measurements | |
| Akari et al. | Photo-induced tunneling spectroscopy of ReS 2: Dramatic increase of the quantum efficiency by chemical treatment | |
| Wang et al. | Transport mechanisms for Mg/Zn3P2 junctions | |
| JPH10223131A (ja) | 光電面 | |
| Powell | Radiation Induced Hole Transport and Electron Tunnel Injection in SiO2 Films | |
| Ishii et al. | The electronic structure and energy level alignment of porphyrin/metal interfaces studied by ultraviolet photoelectron spectroscopy | |
| Maslyanchuk et al. | CdTe based X/γ-ray detector with MoOx contacts | |
| Sugiyama et al. | Random Telegraph Noise in HgCdTe Photodiodes | |
| JPH07335927A (ja) | 半導体放射線検出器の製造方法 |