JPS63268278A - 半導体放射線検出器 - Google Patents
半導体放射線検出器Info
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- JPS63268278A JPS63268278A JP62102222A JP10222287A JPS63268278A JP S63268278 A JPS63268278 A JP S63268278A JP 62102222 A JP62102222 A JP 62102222A JP 10222287 A JP10222287 A JP 10222287A JP S63268278 A JPS63268278 A JP S63268278A
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Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
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
本発明は放射線検出器、医療用放射線診断装置。
工業用X線非破壊検査装置等に用いる半導体放射線検出
器に関するものである。
器に関するものである。
従来の技術
周知のように半導体放射線検出器にはケイ素(Si)、
ゲルマニウム(Ge)等の元素半導体より構成されるも
のと、テルル化カドミウム(CdT e ) 。
ゲルマニウム(Ge)等の元素半導体より構成されるも
のと、テルル化カドミウム(CdT e ) 。
砒化ガリウム(GaAs)、ヨウ化水銀(HqI、)等
の化合物半導体より構成されるものがある。これらのう
ちCdTeは、禁制帯巾が室温で約1.5eV と2、
−3− 広く室温動作が可能であるとともに放射線の吸収係数が
大きく、高感度のものとして知られている。
の化合物半導体より構成されるものがある。これらのう
ちCdTeは、禁制帯巾が室温で約1.5eV と2、
−3− 広く室温動作が可能であるとともに放射線の吸収係数が
大きく、高感度のものとして知られている。
CdTe放射線検出器には、低キヤリア濃度の高抵抗C
dTe結晶の対向面にオーミック接合電極を形成し、結
晶容積全体を空乏層すなわち放射線の有感領域とした全
空乏層型検出器をはじめ、片方の面に表面障壁電極、他
方にオーミック接合電極を形成し、障壁近傍に発生する
空乏層によシ放射線を検出する表面障壁型検出器、また
一方の面にPn接合、他方の面にオーミック接合電極を
形成し、Pn接合部に生成される空乏層で放射線を検出
するPn接合型検出器がある。
dTe結晶の対向面にオーミック接合電極を形成し、結
晶容積全体を空乏層すなわち放射線の有感領域とした全
空乏層型検出器をはじめ、片方の面に表面障壁電極、他
方にオーミック接合電極を形成し、障壁近傍に発生する
空乏層によシ放射線を検出する表面障壁型検出器、また
一方の面にPn接合、他方の面にオーミック接合電極を
形成し、Pn接合部に生成される空乏層で放射線を検出
するPn接合型検出器がある。
これらの中でも全空乏層型検出器はほぼ検出器体積全体
が有感層であるので非常に高感度である。
が有感層であるので非常に高感度である。
この全空乏層型検出器2表面障壁型検出器及びPn接合
型検出器において、オーミック接合電極を形成する手段
として、従来は、金(Au)、白金(pt)。
型検出器において、オーミック接合電極を形成する手段
として、従来は、金(Au)、白金(pt)。
ニッケル(Ni)、銅(Cu)、アルミニウム(A6
)等の蒸着法や無電解メッキによるAu、Pt層の形成
法やインジウム(In)のはんだづけ法等が行な3
f<− われてきた。
)等の蒸着法や無電解メッキによるAu、Pt層の形成
法やインジウム(In)のはんだづけ法等が行な3
f<− われてきた。
発明が解決しようとする問題点
全空乏層型検出器には不純物濃度か10 儂以下の高抵
抗結晶が必要であり、丑だ表面障壁型検出器及びPn接
合型検出器においても結晶の不純物濃度が低いほどつま
り結晶が高抵抗なほど有感層が厚くなり感度が向上する
。
抗結晶が必要であり、丑だ表面障壁型検出器及びPn接
合型検出器においても結晶の不純物濃度が低いほどつま
り結晶が高抵抗なほど有感層が厚くなり感度が向上する
。
ところが高抵抗CdTe結晶への良好なオーミック接合
電極の形成は困難である。なぜ々らば、従来の方法によ
り電極形成したCdTe放射線検出器はいずれも金属−
CdTe接触面にバリアが形成されたためである。電極
界面にバリアが存在すると、電極近傍での電荷トラップ
が起こり、空間電荷が蓄積し易くなる。空間電荷の蓄積
は電極の電荷収集効率の低下や、結晶内の電位分布の乱
れを誘起し、検出器特性の悪化につ々がる。また、蓄積
される空間電荷の量は電圧を印加してからの時間経過と
ともに増加するので、検出器を長時間動作させると感度
が時間とともに低下するなど特性のドリフトが発生する
。従ってCdTeを用いた半導体放射線検出器は特性的
に不安定なものとされ、はとんど実用化されていないの
が実状である。
電極の形成は困難である。なぜ々らば、従来の方法によ
り電極形成したCdTe放射線検出器はいずれも金属−
CdTe接触面にバリアが形成されたためである。電極
界面にバリアが存在すると、電極近傍での電荷トラップ
が起こり、空間電荷が蓄積し易くなる。空間電荷の蓄積
は電極の電荷収集効率の低下や、結晶内の電位分布の乱
れを誘起し、検出器特性の悪化につ々がる。また、蓄積
される空間電荷の量は電圧を印加してからの時間経過と
ともに増加するので、検出器を長時間動作させると感度
が時間とともに低下するなど特性のドリフトが発生する
。従ってCdTeを用いた半導体放射線検出器は特性的
に不安定なものとされ、はとんど実用化されていないの
が実状である。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、良好々オ
ーミック接合電極を有し、検出感度が良好でかつ安定な
半導体放射線検出器を提供することを目的とするもので
ある。
ーミック接合電極を有し、検出感度が良好でかつ安定な
半導体放射線検出器を提供することを目的とするもので
ある。
問題点を解決するための手段
上記目的を達成するために本発明の半導体放射線検出器
は、テルル化カドミウム結晶と金属電極との間に、アン
チモン化インジウム(InSb)層を設けたものである
。
は、テルル化カドミウム結晶と金属電極との間に、アン
チモン化インジウム(InSb)層を設けたものである
。
作 用
アンチモン化インジウム(InSb)のエネルギーギャ
ップは室温で0.18eV と非常に小さく、InSb
上には容易にオーミック接合電極を形成することができ
る。さらにInSbとテルル化カドミウム(CdTe)
は良好なオーミック接合を形成する。
ップは室温で0.18eV と非常に小さく、InSb
上には容易にオーミック接合電極を形成することができ
る。さらにInSbとテルル化カドミウム(CdTe)
は良好なオーミック接合を形成する。
しだがってCdTe結晶と金属電極の間にInSb層を
設けた場合、電極1jCdTeとバリアのない良好なオ
ーミック接合を示し、長時間動作させても検 A 比感度が変化することなく極めて安定な半導体放射線検
出器を得ることができる。
設けた場合、電極1jCdTeとバリアのない良好なオ
ーミック接合を示し、長時間動作させても検 A 比感度が変化することなく極めて安定な半導体放射線検
出器を得ることができる。
実施例
以下、本発明の実施例の半導体放射線検出器について図
面を参照し外から説明する。
面を参照し外から説明する。
第1図は本発明の第1の実施例における半導体放射線検
出器の断面図である。第1図において、1は高抵抗例え
ば107〜1Q10Ω確−1のテルル化カドミウム(C
dTe)結晶である。2はアンチモン化インジウム(I
nSb)層、3は金属電極である。
出器の断面図である。第1図において、1は高抵抗例え
ば107〜1Q10Ω確−1のテルル化カドミウム(C
dTe)結晶である。2はアンチモン化インジウム(I
nSb)層、3は金属電極である。
CdTe結晶1の一方の面にまず、InSb層を形成す
る。形成手段としてはインジウム(I:n)とアンチモ
ン(sb)の2元蒸着のほか、分子線エピタキシー法(
MBE)、有機金属化学気相成長法(MOCVD)、
原子層エピタキシー法(ALE)。
る。形成手段としてはインジウム(I:n)とアンチモ
ン(sb)の2元蒸着のほか、分子線エピタキシー法(
MBE)、有機金属化学気相成長法(MOCVD)、
原子層エピタキシー法(ALE)。
化学気相成長法(CVD)、液相エピタキシー法(LP
E)等がある。ここでInSb とCdTeの格子定
数の不整合は0.05%程度であるので、InSb層成
長によりCdTe結晶に歪性が生ずることは極めて少な
い。
E)等がある。ここでInSb とCdTeの格子定
数の不整合は0.05%程度であるので、InSb層成
長によりCdTe結晶に歪性が生ずることは極めて少な
い。
6 ・N
InSb 層2の成長後、I n、 S b層2上に
電極3を形成する。電極の形成法としては、蒸着法や電
解メッキ法、無電解メッキ法等がある。電極材料として
は、金(Au)、白金(pt)、アルミニウム(A(1
) 、 = ッケル(Ni ) 、銅(Cu ) 、パ
ラジウム(Pd)等の金属を用いるものである。
電極3を形成する。電極の形成法としては、蒸着法や電
解メッキ法、無電解メッキ法等がある。電極材料として
は、金(Au)、白金(pt)、アルミニウム(A(1
) 、 = ッケル(Ni ) 、銅(Cu ) 、パ
ラジウム(Pd)等の金属を用いるものである。
以上のプロセスでCd T e結晶10片面にオーミッ
ク接触電極3が形成される。次いで、他方の面に全く同
様なプロセスでInSb層2を形成し、さらに電極3を
被着してオーミック接触電極を形成する。
ク接触電極3が形成される。次いで、他方の面に全く同
様なプロセスでInSb層2を形成し、さらに電極3を
被着してオーミック接触電極を形成する。
これらのプロセスによりCdTe結晶1の対向面に、そ
れぞれInSb層2を介在させた電極3を備えた全空乏
層型CdTe放射線検出器が構成される。
れぞれInSb層2を介在させた電極3を備えた全空乏
層型CdTe放射線検出器が構成される。
本実施例の半導体放射線検出器の電流−電圧特性を第2
図に示す。第2図において横軸は電圧。
図に示す。第2図において横軸は電圧。
縦軸は電流を示す。図から明らかなように本検出器は良
好なオーミック特性を示す。第3図に検出器感度の時間
変化を測定した結果を示す。第3図において、横軸は検
出器を動作し始めてからの経7.1.7 過時間、縦軸は初期感度を1とした時の相対感度を示す
。図より、本検出器では感度の時間変化がないことから
電極3−CdTe結晶1界面にバリアが生成して々いこ
とが判る。
好なオーミック特性を示す。第3図に検出器感度の時間
変化を測定した結果を示す。第3図において、横軸は検
出器を動作し始めてからの経7.1.7 過時間、縦軸は初期感度を1とした時の相対感度を示す
。図より、本検出器では感度の時間変化がないことから
電極3−CdTe結晶1界面にバリアが生成して々いこ
とが判る。
以上のように本実施例によれば、良好々オーミック接合
電極を有する、検出感度の安定した半導体放射線検出器
を実現できるものである。
電極を有する、検出感度の安定した半導体放射線検出器
を実現できるものである。
次に本発明の第2の実施例における半導体放射線検出器
について第4図を参照しながら説明する。
について第4図を参照しながら説明する。
第4図は本発明の第2の実施例における半導体放射線検
出器の断面図である。
出器の断面図である。
第4図において、1はCdTe結晶、2はInSb層、
3,4は電極である。本実施例は複数個の単位検出素子
をリニアに配置した多チヤンネル型半導体放射線検出器
で、CdTe結晶1の一方の面め電極4を複数個に分割
し単位検出素子を構成している。各単位検出素子の構成
は実施例1と同様に電極−InSb層−CdTe結晶−
InSb層−電極である。各単位検出素子は実施例1と
同様に良好々オーミック性を示し、かつ感度の時間変化
も見られない。
3,4は電極である。本実施例は複数個の単位検出素子
をリニアに配置した多チヤンネル型半導体放射線検出器
で、CdTe結晶1の一方の面め電極4を複数個に分割
し単位検出素子を構成している。各単位検出素子の構成
は実施例1と同様に電極−InSb層−CdTe結晶−
InSb層−電極である。各単位検出素子は実施例1と
同様に良好々オーミック性を示し、かつ感度の時間変化
も見られない。
次に本発明の第3の実施例における半導体放射線検出器
について第5図を参照しながら説明する。
について第5図を参照しながら説明する。
第5図は本発明の第3の実施例における半導体放射線検
出器の断面図である。本実施例は表面障壁型CdTe放
射線検出器で、表面障壁電極5の対向面にInSb層2
を介在させて電極3を形成したものである。
出器の断面図である。本実施例は表面障壁型CdTe放
射線検出器で、表面障壁電極5の対向面にInSb層2
を介在させて電極3を形成したものである。
次に本発明の第4の実施例における半導体放射線検出器
について第6図を参照しながら説明する。
について第6図を参照しながら説明する。
本実施例は表面障壁電極5を複数個に分割した多チヤン
ネル型半導体放射線検出器で、実施例3と同様に、表面
障壁電極5の対向面にInSb層2を介在させて電極3
を形成したものである。
ネル型半導体放射線検出器で、実施例3と同様に、表面
障壁電極5の対向面にInSb層2を介在させて電極3
を形成したものである。
以上のように第1ないし第4の実施例に示された半導体
放射線検出器において、良好なオーミック接合電極が形
成され、安定した高感度の検出器を、全空乏型あるいは
表面障壁型のものについて実現できるものである。
放射線検出器において、良好なオーミック接合電極が形
成され、安定した高感度の検出器を、全空乏型あるいは
表面障壁型のものについて実現できるものである。
なおPn接合型半導体放射線検出器についても9へ−1
・ 同様に適用できることはいうまでも々い。
・ 同様に適用できることはいうまでも々い。
発明の効果
本発明によれば、テルル化カドミウム結晶と電極との間
にアンチモン化インジウム層を設けたために、電極とテ
ルル化カドミウム結晶の間にバリアが発生せず、良好な
有感層が形成され放射線の検出効率が高く、かつ感度の
時間変動のない信頼性の高い半導体放射線検出器を提供
できるものである。
にアンチモン化インジウム層を設けたために、電極とテ
ルル化カドミウム結晶の間にバリアが発生せず、良好な
有感層が形成され放射線の検出効率が高く、かつ感度の
時間変動のない信頼性の高い半導体放射線検出器を提供
できるものである。
第1図は本発明の第1の実施例の半導体放射線検出器の
断面図、第2図は本発明の第1の実施例におけろ半導体
放射線検出器の電流−電圧特性図、第3図は同半導体放
射線検出器の感度の時間変化を示す特性図、第4図、第
5図、第6図はそれぞれ本発明の第2ないし第4の実施
例の半導体放射線検出器の断面図である。 1・・・・・・テルル化カドミウム(CdTe)結晶、
2・・・・・アンチモン化インジウム(InSb)層、
3・・・・・・電極、4・・・・電極、5・・・・表面
障壁電極。 第1図 1−71LIL4(UVS%(CdTe
)*@j42−−−アソヂしソ化イノシ・シ’<<In
3b)43−一−稍ヒ秤 第2図 劣情i ノj二 くVノ 第6図
断面図、第2図は本発明の第1の実施例におけろ半導体
放射線検出器の電流−電圧特性図、第3図は同半導体放
射線検出器の感度の時間変化を示す特性図、第4図、第
5図、第6図はそれぞれ本発明の第2ないし第4の実施
例の半導体放射線検出器の断面図である。 1・・・・・・テルル化カドミウム(CdTe)結晶、
2・・・・・アンチモン化インジウム(InSb)層、
3・・・・・・電極、4・・・・電極、5・・・・表面
障壁電極。 第1図 1−71LIL4(UVS%(CdTe
)*@j42−−−アソヂしソ化イノシ・シ’<<In
3b)43−一−稍ヒ秤 第2図 劣情i ノj二 くVノ 第6図
Claims (1)
- テルル化カドミウム結晶とその両側面にそれぞれ配設さ
れた金属電極との間の少なくともいずれか一方にアンチ
モン化インジウム層を設けた半導体放射線検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62102222A JPS63268278A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 半導体放射線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62102222A JPS63268278A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 半導体放射線検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63268278A true JPS63268278A (ja) | 1988-11-04 |
Family
ID=14321637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62102222A Pending JPS63268278A (ja) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | 半導体放射線検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63268278A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2258565A (en) * | 1991-08-08 | 1993-02-10 | Santa Barbara Res Center | Indium antimonide (insb) photodetector with non-flashing light receiving surface |
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