JPS61196582A - アモルフアスシリコンｘ線センサ - Google Patents
アモルフアスシリコンｘ線センサInfo
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- JPS61196582A JPS61196582A JP60036199A JP3619985A JPS61196582A JP S61196582 A JPS61196582 A JP S61196582A JP 60036199 A JP60036199 A JP 60036199A JP 3619985 A JP3619985 A JP 3619985A JP S61196582 A JPS61196582 A JP S61196582A
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- sensor
- silicon semiconductor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/115—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
- H01L31/117—Devices sensitive to very short wavelength, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation of the bulk effect radiation detector type, e.g. Ge-Li compensated PIN gamma-ray detectors
- H01L31/1175—Li compensated PIN gamma-ray detectors
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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。
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〕
この発明は、アモルファスシリコン半導体型のＸ線セン
サに関する。
サに関する。
一般に、放射線センサは、電離作用を利用する０Ｍ計数
管、不活性ガスのイオン化作用を利用する比例計数管、
固体中の電離作用を利用する半導体放射線センサ等があ
る。
管、不活性ガスのイオン化作用を利用する比例計数管、
固体中の電離作用を利用する半導体放射線センサ等があ
る。
そして、とくに、後者の半導体放射線センサは、前２者
に比して、電子−正孔対を作るのに費されるエネルギが
きわめて小さいことから、よシ多くのイオン対が生成で
き、大きな利得を持つ。また、気体に比して半導体は密
度が大きいことから、必要厚さすなわち検出器の大きさ
を非常に小さくすることができ、このために電荷の集取
時間すなわち検出信号の立上シ時間が短い特長がある。
に比して、電子−正孔対を作るのに費されるエネルギが
きわめて小さいことから、よシ多くのイオン対が生成で
き、大きな利得を持つ。また、気体に比して半導体は密
度が大きいことから、必要厚さすなわち検出器の大きさ
を非常に小さくすることができ、このために電荷の集取
時間すなわち検出信号の立上シ時間が短い特長がある。
そのほか、入射放射線のエネルギとセンサ出力の比例性
が良く、また磁場の影響を受けにくいといった特長を有
する。
が良く、また磁場の影響を受けにくいといった特長を有
する。
反面、放射線の損傷を受けやすく、またゲルマニウムの
ものは液体９素などで冷却して使用しなければならない
という問題点がある。
ものは液体９素などで冷却して使用しなければならない
という問題点がある。
また、種々の放射線の中でも、Ｘ線は医療機器。
科学分析機器などの広い分野に使用されているが、それ
に応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線断層撮影装置、自動
Ｘ線露光装置、ポケツ）Ｘｇ線量計。
に応じて半導体Ｘ線センサも、Ｘ線断層撮影装置、自動
Ｘ線露光装置、ポケツ）Ｘｇ線量計。
螢光Ｘ＃！分析装置およびＸ線残留応力分析装置などに
使われている。
使われている。
そして、第５図は、現在実用されている単結晶半導体放
射線センサの原理、構造を説明するものである。
射線センサの原理、構造を説明するものである。
そして、そのセンサのダイオード構造は、ｐ型のシリコ
ンまたはゲルマニウムにリンやリチウムを拡散させて見
掛上真性に近い高抵抗半導体が造られるものであり、第
５図に示すように、ｎｍｔ−導体（１）の裏面に順次ｉ
型真性半導体（２）およびｐ型半導体（３）が形成され
、それらの表面および裏面にアルミニウム蒸着による前
面型１１（４）および裏面型Ｗ （５）が形成され、両
電極（４） 、 （５）に電源（６）から抵抗（７）を
介して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されている。
ンまたはゲルマニウムにリンやリチウムを拡散させて見
掛上真性に近い高抵抗半導体が造られるものであり、第
５図に示すように、ｎｍｔ−導体（１）の裏面に順次ｉ
型真性半導体（２）およびｐ型半導体（３）が形成され
、それらの表面および裏面にアルミニウム蒸着による前
面型１１（４）および裏面型Ｗ （５）が形成され、両
電極（４） 、 （５）に電源（６）から抵抗（７）を
介して逆方向のバイアス電圧Ｖが印加されている。
そして、センサに放射線（８）が入射すると、ｎ型半導
体（２）の層中で電子と正孔対を生成し、ｎ型半導体（
２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝Ｖ／ａ）によシそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向っ
て動き、両型４１（４） 、 （５）の外部出力端（９
）、ＧＯに電気信号を出力する。
体（２）の層中で電子と正孔対を生成し、ｎ型半導体（
２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝Ｖ／ａ）によシそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向っ
て動き、両型４１（４） 、 （５）の外部出力端（９
）、ＧＯに電気信号を出力する。
ところで、第５図の場合、結晶中の不純物や欠陥によシ
ミ子や正孔は捕獲され、ＳＮ比は低下するが、このＳＮ
比を向上させるためにそれぞれの平均自由行程をｌｅＩ
ｌｈとすると、ｎ型半導体（２Ｊの厚みａよシずつと
大きくすることが必要になる。たとえば、８ｉ半導体検
出器ではａ岬Ｉ Ｃ１ｘ （ｌｅ、１ｈ＝２００ ｎ）
。
ミ子や正孔は捕獲され、ＳＮ比は低下するが、このＳＮ
比を向上させるためにそれぞれの平均自由行程をｌｅＩ
ｌｈとすると、ｎ型半導体（２Ｊの厚みａよシずつと
大きくすることが必要になる。たとえば、８ｉ半導体検
出器ではａ岬Ｉ Ｃ１ｘ （ｌｅ、１ｈ＝２００ ｎ）
。
伽半導体検出器ではａ＝３〜５ｃＭ（ｌｅ、Ｊ？ｈ＝２
００４）である。
００４）である。
しかし、単結晶半導体放射線センサは大面積化がむずか
しいことから断層撮影や大面積構造材の欠陥検出などに
適用する場合、走査機構を必要とする。また、逆バイア
スを印加するために電源を必要とし、また半導体は放射
線による損傷を受けやすいことから量産性に富み安価で
あることが望まれる。
しいことから断層撮影や大面積構造材の欠陥検出などに
適用する場合、走査機構を必要とする。また、逆バイア
スを印加するために電源を必要とし、また半導体は放射
線による損傷を受けやすいことから量産性に富み安価で
あることが望まれる。
との発明は、前記単結晶半導体型放射線センサの問題点
に留意してなされたものであり、基板材料の裏面に順次
、透明導電膜、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半
導体、ｎ型アモルファスシリコン半導体、ｎ型アモルフ
ァスシリコン半導体またはｎ型微結晶シリコン半導体お
よび裏面電極を形成し、かつ、前記基板材料の表面また
は前記基板材料と前記透明導電膜との間に螢光物質を配
置したことを特徴とするアモルファスシリコンＸ線セン
サである。
に留意してなされたものであり、基板材料の裏面に順次
、透明導電膜、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半
導体、ｎ型アモルファスシリコン半導体、ｎ型アモルフ
ァスシリコン半導体またはｎ型微結晶シリコン半導体お
よび裏面電極を形成し、かつ、前記基板材料の表面また
は前記基板材料と前記透明導電膜との間に螢光物質を配
置したことを特徴とするアモルファスシリコンＸ線セン
サである。
したがって、この発明によると、アモルファスシリコン
半導体に螢光物質が配されているため、入射するＸ線が
可視光に変換される光起電力型センサとなり、入射する
Ｘ線が螢光物質によりアモルファスシリコン半導体の光
感度ピークと一致する励起光を発生し、きわめて高い出
力電流が得られる。
半導体に螢光物質が配されているため、入射するＸ線が
可視光に変換される光起電力型センサとなり、入射する
Ｘ線が螢光物質によりアモルファスシリコン半導体の光
感度ピークと一致する励起光を発生し、きわめて高い出
力電流が得られる。
つぎにこの発明を、そのｌ実施例を示した第１図ととも
に、詳細に説明する。
に、詳細に説明する。
可視光を透過しやすい基板材料αυの表面に、ニッケル
をドーピングした硫化亜鉛などの螢光物質（２）を配置
し、基板材料ａυの裏面に酸化インジウムや酸化すずな
どの薄状の透明導電膜α場を配し、その透明導電膜（至
）の上にプラズマ分解法などによるｐ型アモルファスシ
リコンカーバイド半導体ａ→およびｉ型アモルファスシ
リコン半導体ａ５およヒｎ型アモルファスシリコン半導
体膜またはｎ型機結晶シリコン半導体α・を形成し、さ
らに、前記ｎ型機結晶シリコン半導体ａＱ上にアルミニ
ウムなどの薄膜電極からなる裏面電極αのを形成して構
成される。
をドーピングした硫化亜鉛などの螢光物質（２）を配置
し、基板材料ａυの裏面に酸化インジウムや酸化すずな
どの薄状の透明導電膜α場を配し、その透明導電膜（至
）の上にプラズマ分解法などによるｐ型アモルファスシ
リコンカーバイド半導体ａ→およびｉ型アモルファスシ
リコン半導体ａ５およヒｎ型アモルファスシリコン半導
体膜またはｎ型機結晶シリコン半導体α・を形成し、さ
らに、前記ｎ型機結晶シリコン半導体ａＱ上にアルミニ
ウムなどの薄膜電極からなる裏面電極αのを形成して構
成される。
そして、ｐ型半導体は、Ｘ線励起による可視光の窓層に
なるため、光吸収損をおさえるよう膜厚１００〜５００
Ａのアモルファスシリコンカーバイドを用いる。
なるため、光吸収損をおさえるよう膜厚１００〜５００
Ａのアモルファスシリコンカーバイドを用いる。
また、ｎ型半導体は、導電率が高く、金属層との接着性
が良好なこと、光学的禁止帯幅をｉ層より高くすること
による正孔の流入防止および裏面電ｆＭａηの金属層か
らの反射光を有効利用する点などから膜厚５００人前後
の微結晶シリコンを用いる。
が良好なこと、光学的禁止帯幅をｉ層より高くすること
による正孔の流入防止および裏面電ｆＭａηの金属層か
らの反射光を有効利用する点などから膜厚５００人前後
の微結晶シリコンを用いる。
さらに、真性半導体層は、アモルファスシリコンを用い
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（４００〜６００
ｎｍ）に依存し、第２図に示すように、適正膜厚は３０
００〜６０００人である。
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（４００〜６００
ｎｍ）に依存し、第２図に示すように、適正膜厚は３０
００〜６０００人である。
つぎに、前記実施例の効果を、第３図を用いて説明する
。
。
第３図の破線で示すデータは、ガラス／ＩＴＯ／ｐａ−
８ｉＯハ ａ−８ｉ／ｎ ｌＩＣ−８ｉ／Ａｌなどの
構成で作られるＸ線センサの測定結果の１例である。こ
の場合、センサ単位面積あｆｃシの出力電流は、Ｘ線管
電流に比例して増大するが微弱電流である。
８ｉＯハ ａ−８ｉ／ｎ ｌＩＣ−８ｉ／Ａｌなどの
構成で作られるＸ線センサの測定結果の１例である。こ
の場合、センサ単位面積あｆｃシの出力電流は、Ｘ線管
電流に比例して増大するが微弱電流である。
これに対して、第３図の実線で示すデータは、前記実施
例によるＸ線センサの測定結果の１例であ勺、前記アモ
／Ｌ／７アスシリコンセンナに対し、１〜２桁高い出力
電流が得られるとともに、Ｘ線管電流、すなわち、Ｘ線
の強度に比例する値が得られる。
例によるＸ線センサの測定結果の１例であ勺、前記アモ
／Ｌ／７アスシリコンセンナに対し、１〜２桁高い出力
電流が得られるとともに、Ｘ線管電流、すなわち、Ｘ線
の強度に比例する値が得られる。
こレバ、入射するＸ線が、アモルファスシリコン半導体
の光感度ピークと一致する励起光を発生する硫化亜鉛な
どの螢光物質を設けたことによる効果である。
の光感度ピークと一致する励起光を発生する硫化亜鉛な
どの螢光物質を設けたことによる効果である。
また、前記実施例のＸ線センサは前記半導体センサの場
合と同様に、逆バイアス電圧を印加することにより出力
電流をさらに増大させることができる。
合と同様に、逆バイアス電圧を印加することにより出力
電流をさらに増大させることができる。
し九がって、前記実施例によると、アモルファスｙ ！
Ｊ ：ｌ ：ｙｌｌｉｍ半導体ニ、アモルファスシリコ
ン半導体のスベク）ｌｖＥ度のピーク値と合致する光に
変換する螢光物質を配することによシ、実用レベルのＸ
線強度測定センサを提供することができ、ｔｆｃ、高純
度単結晶牛導体Ｘ＃！センサと比べると、大面積化およ
び一次元、二次元集積型センサの作成が可能となる。さ
らに、量産性に富むとともに安価なＸ線センサを提供で
きる特徴を有している。
Ｊ ：ｌ ：ｙｌｌｉｍ半導体ニ、アモルファスシリコ
ン半導体のスベク）ｌｖＥ度のピーク値と合致する光に
変換する螢光物質を配することによシ、実用レベルのＸ
線強度測定センサを提供することができ、ｔｆｃ、高純
度単結晶牛導体Ｘ＃！センサと比べると、大面積化およ
び一次元、二次元集積型センサの作成が可能となる。さ
らに、量産性に富むとともに安価なＸ線センサを提供で
きる特徴を有している。
つぎに、この発明の他の実施例を示した第４図について
説明する。
説明する。
この実施例が第１図の実施例と異なる点け、Ｘ線を透過
しやすい基板材料αｄと透明導電膜α３との間に前記螢
光物質＠を配し虎魚であシ、その作用効果は第１図の実
施例とほぼ同様である。
しやすい基板材料αｄと透明導電膜α３との間に前記螢
光物質＠を配し虎魚であシ、その作用効果は第１図の実
施例とほぼ同様である。
以上のように、この発明のアモルファスシリコンＸ線セ
ンサによると、アモルファスシリコン半導体に螢光物質
が配されているので、入射するＸ線を可視光に変換して
光起電力型センサにすることができ、入射するＸ線を螢
光物質によりアモルファスシリコン半導体のスペク）／
Ｌ／感度のピーク値と合致する光に変換することができ
、きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富むととも
に安価であり、大面積化や一次元、二次元のＸ線入射位
置を測定する集積型も容易に作成可能である。
ンサによると、アモルファスシリコン半導体に螢光物質
が配されているので、入射するＸ線を可視光に変換して
光起電力型センサにすることができ、入射するＸ線を螢
光物質によりアモルファスシリコン半導体のスペク）／
Ｌ／感度のピーク値と合致する光に変換することができ
、きわめて高い出力電流が得られ、量産性に富むととも
に安価であり、大面積化や一次元、二次元のＸ線入射位
置を測定する集積型も容易に作成可能である。
第１図はこの発明のアモルファスシリコンＸ線センサの
１実施例の正面図、第２図は１層膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、第４図は
この発明の他の実施例の正面図、第５図は従来の単結晶
半導体放射線センサの正面図である。 ａυ、 ａｄ・・・基板材料、（２）軸・螢光物質、ａ
３・・・透男導ｍｕ、ａ尋・・・ｐ型アモルファスシリ
コンカーバイド半導体、θＧ・両型アモルファスシリコ
ン牛導体、α呻・・・ｎ型ｇｋＭ晶シリコン半導体、α
力・・・婁面電償。
１実施例の正面図、第２図は１層膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、第４図は
この発明の他の実施例の正面図、第５図は従来の単結晶
半導体放射線センサの正面図である。 ａυ、 ａｄ・・・基板材料、（２）軸・螢光物質、ａ
３・・・透男導ｍｕ、ａ尋・・・ｐ型アモルファスシリ
コンカーバイド半導体、θＧ・両型アモルファスシリコ
ン牛導体、α呻・・・ｎ型ｇｋＭ晶シリコン半導体、α
力・・・婁面電償。
Claims (2)
- （１）基板材料の裏面に順次、透明導電膜、ｐ型アモル
ファスシリコンカーバイド半導体、ｉ型アモルファスシ
リコン半導体、ｎ型アモルファスシリコン半導体または
ｎ型微結晶シリコン半導体および裏面電極を形成し、か
つ、前記基板材料の表面または前記基板材料と前記透明
導電膜との間に螢光物質を配置したことを特徴とするア
モルファスシリコンＸ線センサ。 - （２）ｉ型アモルファスシリコンの厚みが１０００〜６
０００Åであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のアモルファスシリコンＸ線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036199A JPH06101576B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036199A JPH06101576B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61196582A true JPS61196582A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH06101576B2 JPH06101576B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=12463060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036199A Expired - Lifetime JPH06101576B2 (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | アモルフアスシリコンｘ線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101576B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165984A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-06-29 | Thomson Csf | 映像を電気信号に変換する装置 |
| US5291036A (en) * | 1989-12-28 | 1994-03-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Amorphous silicon sensor |
| US5420452A (en) * | 1990-02-09 | 1995-05-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Solid state radiation detector |
| JP2001036102A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-02-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) * | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
| JPS5997072A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-04 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036199A patent/JPH06101576B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) * | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
| JPS5997072A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-04 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165984A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-06-29 | Thomson Csf | 映像を電気信号に変換する装置 |
| US5291036A (en) * | 1989-12-28 | 1994-03-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Amorphous silicon sensor |
| US5420452A (en) * | 1990-02-09 | 1995-05-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Solid state radiation detector |
| JP2001036102A (ja) * | 1999-07-15 | 2001-02-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06101576B2 (ja) | 1994-12-12 |
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