JPS63268278A - 半導体放射線検出器 - Google Patents

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。

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。

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　）　。

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。

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。

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。

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）。

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。

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
。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。