JPWO2012035583A1 - Radiation detector - Google Patents
Radiation detector Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012035583A1 JPWO2012035583A1 JP2012533750A JP2012533750A JPWO2012035583A1 JP WO2012035583 A1 JPWO2012035583 A1 JP WO2012035583A1 JP 2012533750 A JP2012533750 A JP 2012533750A JP 2012533750 A JP2012533750 A JP 2012533750A JP WO2012035583 A1 JPWO2012035583 A1 JP WO2012035583A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- resistance film
- organic polymer
- semiconductor layer
- high resistance
- 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.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- YPMOSINXXHVZIL-UHFFFAOYSA-N sulfanylideneantimony Chemical compound [Sb]=S YPMOSINXXHVZIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 58
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 9
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 84
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 17
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 16
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 6
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- NBZVAJAOCNRCDF-UHFFFAOYSA-N $l^{1}-stibanylsulfanylantimony Chemical compound [Sb]S[Sb] NBZVAJAOCNRCDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATLMFJTZZPOKLC-UHFFFAOYSA-N C70 fullerene Chemical compound C12=C(C3=C4C5=C67)C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C(C%14=C%15C%16=%17)=C%18C%19=C%20C%21=C%22C%23=C%24C%21=C%21C(C=%25%26)=C%20C%18=C%12C%26=C%10C8=C4C=%25C%21=C5C%24=C6C(C4=C56)=C%23C5=C5C%22=C%19C%14=C5C=%17C6=C5C6=C4C7=C3C1=C6C1=C5C%16=C3C%15=C%13C%11=C4C9=C2C1=C34 ATLMFJTZZPOKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000011976 chest X-ray Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003343 selenium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0272—Selenium or tellurium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
-
- 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
- H01L31/085—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 the device being sensitive to very short wavelength, e.g. X-ray, Gamma-rays
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/211—Fullerenes, e.g. C60
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
この発明の放射線検出器は、硫化アンチモンを主成分とする第2の高抵抗膜におけるアンチモンの組成比を従来よりも高い61mol%以上80mol%としたので、第2の高抵抗膜は従来例よりも金属に近い性質を示す。したがって、放射線の入射時に半導体層の抵抗が低下しても、第2の高抵抗膜に加わる電圧を従来例よりも低くすることができるので、第2の高抵抗膜が絶縁破壊されるのを抑制することができる。その結果、放射線検出動作を繰り返し行っても欠損画素の増加を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。In the radiation detector of the present invention, the composition ratio of antimony in the second high resistance film containing antimony sulfide as a main component is set to 61 mol% or more and 80 mol%, which is higher than the conventional one. Also shows properties close to metals. Therefore, even if the resistance of the semiconductor layer is lowered when radiation is incident, the voltage applied to the second high resistance film can be made lower than that of the conventional example, so that the second high resistance film is prevented from being broken down. Can be suppressed. As a result, an increase in defective pixels can be suppressed even when the radiation detection operation is repeated, and durability can be improved.
Description
この発明は、医療分野、工業分野、原子力分野等の放射線の空間分布を計測するための放射線検出器に関する。 The present invention relates to a radiation detector for measuring the spatial distribution of radiation in the medical field, industrial field, nuclear field, and the like.
放射線を直接電荷に変換して電荷を蓄積する直接変換方式の放射線検出器における従来例としては、例えば、図11に示すような構成のものが挙げられる。なお、図11は、従来例に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 As a conventional example of a direct conversion type radiation detector that directly converts radiation into electric charge and accumulates electric charge, for example, a structure as shown in FIG. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a radiation detector according to a conventional example.
従来の放射線検出器は、例えば、アクティブマトリクス基板101と、半導体層103と、電極層105と、キャリア収集電極107とを備えている。半導体層103は、放射線感応型の半導体で構成されている。電極層105は、半導体層103の表面に形成され、所定のバイアス電圧を印加するためのものである。キャリア収集電極107は、半導体層103に放射線が入射することで半導体層103に生じたキャリアを収集するためのものである。アクティブマトリクス基板101は、キャリア収集電極107で収集された電荷を所定のタイミングで放射線検出信号として取り出す。なお、半導体層103としてアモルファス・セレン(a−Se)を用いる場合には、真空蒸着等の方法によって容易に広い領域に厚くアモルファス半導体を成膜できる。したがって、アモルファス・セレン(a−Se)は、大面積厚膜を必要とする2次元アレイ型放射線検出器を構成するのに好適である。
The conventional radiation detector includes, for example, an
上述したような構成の放射線検出器は、電極層105に高電圧を印加するので、暗電流が問題となる。この問題を抑制するために、電荷注入阻止層109,110をさらに備えたものがある。電荷注入阻止層109は、半導体層103と電極層105との間に通常は形成されているが、電荷注入阻止層109の効果を高めるために、組成比を工夫したものがある。例えば、電荷注入阻止層109を硫化アンチモン(SbxSy)の合金で形成し、その合金におけるアンチモン(Sb)の組成比を41mol%以上、かつ、60mol%以下とするものがある(例えば、特許文献1参照)。Since the radiation detector having the above-described configuration applies a high voltage to the
また、半導体層103がアモルファス・セレンで構成されていると、電極層105と半導体層103との接触部分において界面結晶化が進行する問題がある。界面結晶化が進行すると電荷注入が増加するので、これを抑制するために電荷注入阻止層109と半導体層103との間に抑制層として有機高分子層111を設けることが行われる。この有機高分子層111は、電子輸送性を低下させることがあるので、有機高分子層111の成分を工夫している。例えば、有機高分子層111にカーボンクラスターを加え、その割合を0.01wt%〜50wt%とするものがある(例えば、特許文献2参照)。
Further, when the
また、上記のように電極層105と半導体層103との間に電荷注入阻止層109と有機高分子層111とを積層する構成であっても、高電圧を印加する関係上、半導体層103の端面において沿面放電が生じる恐れがある。この沿面放電を防止するために、有機高分子層111の形成範囲を、半導体層103の平坦部における平均膜厚の10%以上の膜厚を有する部分だけに限定したものがある(例えば、特許文献3参照)。
従来例は、確かに暗電流を抑制するとともに半導体層103の結晶化を抑制することができ、さらに有機高分子層111による電荷輸送性の低下を抑制できる。しかしながら、従来例の放射線検出器によってX線撮影を繰り返し行うと、欠損画素が増加してX線検出画像の品質が劣化してゆくという問題がある。
The conventional example can surely suppress the dark current, suppress the crystallization of the
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射線検出動作を繰り返し行っても欠損画素の増加を抑制して、耐久性の高い放射線検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly durable radiation detector that suppresses an increase in defective pixels even when a radiation detection operation is repeatedly performed. .
本発明者等は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
従来例では、放射線が入射した際にキャリア電流が流れて半導体層103の抵抗が低下するので、相対的に電荷注入阻止層109に高電圧が加わることが分かった。その際、加わる電圧は、電荷注入阻止層109の抵抗値が大きいほど高くなるが、従来例では、暗電流を抑制することを主眼としており、アンチモン(Sb)の組成比を低くしている関係上、高抵抗な層になっている。そのため、放射線検出動作を繰り返し行うと、電荷注入阻止層109が高電圧に耐えられなくなり、破壊に至って暗電流が増加する箇所が生じる。この箇所は、検出画像に欠損画素として現れ、欠損画素の増加によって検出画像の品質が低下してゆく。As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained the following knowledge.
In the conventional example, it was found that when a radiation is incident, a carrier current flows and the resistance of the
また、電荷注入阻止層109と有機高分子層111の二層構造とした場合には、電荷注入阻止層109に加わる電圧が有機高分子層111により分圧され、電荷注入阻止層109に加わる電圧が低くなる効果が期待できる。しかし、この分圧の効果は、有機高分子層111に添加するカーボンクラスターの濃度に依存する。つまり、カーボンクラスターの濃度が低すぎると有機高分子層111の抵抗が高くなりすぎるので、有機高分子層111に加わる電圧の方が高くなる。したがって、電荷注入阻止層109よりも先に有機高分子層111が絶縁破壊に至る。そのとき、電荷注入阻止層109の抵抗が高い場合には、分圧効果がなくなるので、電荷注入阻止層109までもが絶縁破壊に至って欠損画素が発生することがわかった。また、カーボンクラスターの濃度が高すぎると、有機高分子層111の抵抗が低くなりすぎるので、有機高分子層111による電荷注入阻止層109との分圧効果が低下し、電荷注入阻止層109の絶縁破壊を抑制することができない。したがって、カーボンクラスターの濃度が低すぎる場合と同様に、欠損画素が発生することもわかった。
Further, when the charge
このような知見に基づくこの発明は、次のように構成されている。 The present invention based on such knowledge is configured as follows.
すなわち、この発明の放射線検出器は、(a)電荷を蓄積する画素が二次元的に配列され、前記各画素から信号を読み出すマトリクス基板と、(b)キャリアを選択的に透過させる第1の高抵抗膜と、(c)放射線の入射によりキャリアを生成する半導体層と、(d)前記半導体層の上面を覆うように形成されているとともに、キャリアを選択して透過させるためにカーボンクラスターまたはその誘導体を含む有機高分子層と、(e)前記半導体層と前記有機高分子層の上面を覆うように形成されているとともに、キャリアを選択的に透過させる第2の高抵抗膜と、(f)前記第2の高抵抗膜を介して前記半導体層にバイアス電圧を印加する電極層と、(g)前記半導体層と、前記第1の高抵抗膜と、前記有機高分子層と、前記電極層とにおける露出面の全体を覆う絶縁樹脂層と、(h)前記絶縁樹脂層を囲う絶縁性の補助板と、がこの順で積層されてなる放射線検出器において、前記第2の高抵抗膜は、硫化アンチモンを主成分とし、そのアンチモン組成比の平均値が61mol%以上80mol%以下で構成されていることを特徴とするものである。 That is, the radiation detector according to the present invention includes (a) a matrix substrate in which pixels for storing electric charges are two-dimensionally arranged and reading signals from the respective pixels; and (b) a first that selectively transmits carriers. A high-resistance film; (c) a semiconductor layer that generates carriers upon incidence of radiation; and (d) a carbon cluster or a carbon cluster for selectively transmitting carriers while being formed so as to cover the upper surface of the semiconductor layer. An organic polymer layer containing the derivative; (e) a second high-resistance film that is formed so as to cover the upper surfaces of the semiconductor layer and the organic polymer layer, and that selectively transmits carriers; f) an electrode layer for applying a bias voltage to the semiconductor layer via the second high resistance film, (g) the semiconductor layer, the first high resistance film, the organic polymer layer, And electrode layer In the radiation detector in which an insulating resin layer covering the entire exposed surface and (h) an insulating auxiliary plate surrounding the insulating resin layer are laminated in this order, the second high resistance film includes: The main component is antimony sulfide, and the average value of the antimony composition ratio is 61 mol% or more and 80 mol% or less.
この発明の放射線検出器によれば、硫化アンチモンを主成分とする第2の高抵抗膜におけるアンチモンの組成比を従来よりも高い61mol%以上80mol%としたので、第2の高抵抗膜は従来例よりも金属に近い性質を示す。したがって、放射線の入射時に半導体層の抵抗が低下しても、第2の高抵抗膜に加わる電圧を従来例よりも低くすることができるので、第2の高抵抗膜が絶縁破壊されるのを抑制することができる。その結果、放射線検出動作を繰り返し行っても欠損画素の増加を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。 According to the radiation detector of the present invention, the composition ratio of antimony in the second high resistance film containing antimony sulfide as a main component is 61 mol% or more and 80 mol% higher than the conventional one. It shows properties closer to metals than the examples. Therefore, even if the resistance of the semiconductor layer is lowered when radiation is incident, the voltage applied to the second high resistance film can be made lower than that of the conventional example, so that the second high resistance film is prevented from being broken down. Can be suppressed. As a result, an increase in defective pixels can be suppressed even when the radiation detection operation is repeated, and durability can be improved.
なお、アンチモンの組成比の上限を80mol%としたのは、第2の高抵抗膜は、蒸着により生成するのが一般的であるが、蒸着原料のアンチモン濃度が高いものを用いても、80mol%を超える組成比とするのが技術的に極めて困難であるからである。また、アンチモン組成比が高すぎると金属の性質に近くなりすぎて第2の高抵抗膜としての機能が損なわれる恐れがあることにもよる。 Note that the upper limit of the composition ratio of antimony is set to 80 mol%. The second high-resistance film is generally formed by vapor deposition, but even if a vapor deposition raw material having a high antimony concentration is used, 80 mol% is used. This is because it is technically very difficult to achieve a composition ratio exceeding 100%. In addition, if the antimony composition ratio is too high, it may be too close to the properties of the metal, and the function as the second high resistance film may be impaired.
また、この発明の放射線検出器において、前記第2の高抵抗膜は、アンチモン組成比の平均値が67mol%以上75mol%以下で構成されていることが好ましい。 In the radiation detector of the present invention, it is preferable that the second high resistance film has an average antimony composition ratio of 67 mol% or more and 75 mol% or less.
アンチモン組成比の平均値をこの範囲内とすることにより、第2の高抵抗膜が絶縁破壊されるのを効果的に抑制することができる。 By setting the average value of the antimony composition ratio within this range, it is possible to effectively suppress the dielectric breakdown of the second high resistance film.
また、この発明の放射線検出器において、前記有機高分子層は、カーボンクラスターまたはその誘導体の濃度が11wt%以上30wt%未満で構成されていることが好ましい。 In the radiation detector of the present invention, it is preferable that the organic polymer layer is configured so that the concentration of carbon clusters or derivatives thereof is 11 wt% or more and less than 30 wt%.
有機高分子層のカーボンクラスターまたはその誘導体の濃度をこの範囲内とすると、第2の高抵抗膜の組成比の範囲内で比較的組成比が低くて第2の高抵抗膜が高抵抗であっても、放射線入射時に加わる電圧を第2の高抵抗膜とで適度に分圧することができる。したがって、有機高分子層や第2の高抵抗膜が絶縁破壊される確率が低下するので、欠損画素が発生するのを抑制することができる。また、有機高分子層による適度な分圧効果を得られるので、第2の高抵抗膜を比較的高抵抗のものとすることができる。したがって、第2の高抵抗膜の端縁部で、半導体層の薄い部分に電界が集中することを抑制できるので、半導体層が放電破壊する現象を抑制することができる。 If the concentration of the carbon cluster or derivative thereof in the organic polymer layer is within this range, the composition ratio is relatively low within the range of the composition ratio of the second high resistance film, and the second high resistance film has a high resistance. However, the voltage applied at the time of radiation incidence can be appropriately divided by the second high resistance film. Therefore, since the probability that the organic polymer layer and the second high resistance film are broken down is reduced, the occurrence of defective pixels can be suppressed. In addition, since an appropriate partial pressure effect by the organic polymer layer can be obtained, the second high resistance film can be made to have a relatively high resistance. Therefore, since the electric field can be prevented from concentrating on the thin portion of the semiconductor layer at the edge portion of the second high resistance film, the phenomenon that the semiconductor layer is broken by discharge can be suppressed.
また、この発明の放射線検出器において、前記有機高分子層は、カーボンクラスターまたはその誘導体の濃度が15wt%以上20wt%以下で構成されていることが好ましい。 In the radiation detector of the present invention, it is preferable that the organic polymer layer has a concentration of carbon clusters or derivatives thereof of 15 wt% or more and 20 wt% or less.
有機高分子層のカーボンクラスターまたはその誘導体の濃度をこの範囲内とすると、第2の高抵抗膜の組成比の範囲内で比較的組成比が低くて第2の高抵抗膜が高抵抗であっても、放射線入射時に加わる電圧を第2の高抵抗膜とでより適度に分圧することができる。したがって、有機高分子層や第2の高抵抗膜が絶縁破壊される確率がより低下するので、欠損画素が発生するのをさらに抑制することができる。 If the concentration of the carbon cluster or derivative thereof in the organic polymer layer is within this range, the composition ratio is relatively low within the range of the composition ratio of the second high resistance film, and the second high resistance film has a high resistance. However, the voltage applied at the time of radiation incidence can be more appropriately divided by the second high resistance film. Therefore, since the probability that the organic polymer layer and the second high resistance film are broken down further decreases, it is possible to further suppress the occurrence of defective pixels.
なお、カーボンクラスターまたはその誘導体とは、炭素原子が、炭素−炭素間結合の種類を問わず、数個から数百個結合して形成されている集合体である。但し、100%炭素クラスターのみで構成されている必要はなく、他の原子の混在や、置換基を有するものも含む。カーボンクラスターとしては、フラーレンC60,フラーレンC70、酸化フラーレンなどが挙げられる。フラーレンとは、sp2炭素からなる球状またはラグビーボール場のカーボンクラスターの総称である。 A carbon cluster or a derivative thereof is an aggregate formed by bonding several to several hundred carbon atoms regardless of the type of carbon-carbon bond. However, it is not necessary to be composed only of 100% carbon clusters, and includes a mixture of other atoms and those having a substituent. Examples of the carbon cluster include fullerene C60, fullerene C70, and fullerene oxide. Fullerene is a general term for a carbon cluster of a spherical or rugby ball field composed of sp2 carbon.
また、この発明の放射線検出器において、前記第2の高抵抗膜は、その形成領域端が、前記電極層の外縁よりも外側であって、かつ、前記半導体層の平均膜厚が80%以上の膜厚を有する領域上に位置するように形成され、かつ、前記有機高分子層は、その形成領域端が、前記電極層の外縁と、前記第2の高抵抗層の外縁との間に位置するように形成されていることが好ましい。 In the radiation detector of the present invention, the second high-resistance film has a formation region end outside the outer edge of the electrode layer, and an average film thickness of the semiconductor layer of 80% or more. The organic polymer layer is formed such that the end of the formation region is between the outer edge of the electrode layer and the outer edge of the second high resistance layer. It is preferable to be formed so as to be positioned.
第2の高抵抗膜と有機高分子層が半導体層の膜厚が薄い部分を避けて形成される。したがって、第2の高抵抗膜や有機高分子層の抵抗値が比較的低い場合であっても、第2の高抵抗膜や有機高分子層の端縁部で半導体層の膜厚が薄い部分に電界が集中することを抑制できるので、半導体層が放電破壊する現象を抑制することができる。 The second high resistance film and the organic polymer layer are formed so as to avoid a portion where the semiconductor layer is thin. Therefore, even when the resistance value of the second high resistance film or the organic polymer layer is relatively low, a portion where the film thickness of the semiconductor layer is thin at the edge of the second high resistance film or the organic polymer layer Since the electric field can be prevented from concentrating on the semiconductor layer, the phenomenon that the semiconductor layer is broken by discharge can be suppressed.
この発明に係る放射線検出器によれば、硫化アンチモンを主成分とする第2の高抵抗膜におけるアンチモンの組成比を従来よりも高い61mol%以上80mol%としたので、第2の高抵抗膜は従来例よりも金属に近い性質を示す。したがって、放射線の入射時に半導体層の抵抗が低下しても、第2の高抵抗膜に加わる電圧を従来例よりも低くすることができるので、第2の高抵抗膜が絶縁破壊されるのを抑制することができる。その結果、放射線検出動作を繰り返し行っても欠損画素の増加を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。 According to the radiation detector of the present invention, the composition ratio of antimony in the second high resistance film containing antimony sulfide as a main component is set to 61 mol% or more and 80 mol%, which is higher than the conventional one. It shows properties that are closer to metals than conventional examples. Therefore, even if the resistance of the semiconductor layer is lowered when radiation is incident, the voltage applied to the second high resistance film can be made lower than that of the conventional example, so that the second high resistance film is prevented from being broken down. Can be suppressed. As a result, an increase in defective pixels can be suppressed even when the radiation detection operation is repeated, and durability can be improved.
1 … アクティブマトリクス基板
3 … 第1の高抵抗膜
5 … 半導体層
7 … 有機高分子層
9 … 第2の高抵抗膜
11 … 電極層
13 … スペーサ
15 … 補助板
17 … 絶縁性樹脂層
DU … 検出素子DESCRIPTION OF
以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。図1は、実施例に係る放射線検出器の概略構成を示す縦断面図である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of a radiation detector according to an embodiment.
放射線検出器は、アクティブマトリクス基板1と、第1の高抵抗膜3と、半導体層5と、有機高分子層7と、第2の高抵抗膜9と、電極層11と、スペーサ13と、補助板15と、絶縁性樹脂層17とを備えている。
The radiation detector includes an
アクティブマトリクス基板1は、詳細を後述するが、放射線の入射に伴う電荷を読み出す機能を有する。第1の高抵抗膜3は、キャリアを選択的に透過させる機能を備え、硫化アンチモンの合金によりアクティブマトリクス基板1の上に成膜されている。成膜は、例えば、真空蒸着によって行われ、約2μmの厚さを有する。半導体層5は、放射線の入射によりキャリアを生成し、例えば、アモルファス・セレン(a−Se)により第1の高抵抗膜3の上面に形成されている。半導体層5の形成は、例えば、真空蒸着によって行われ、最厚部で1mm程度の厚みを有する。
Although described in detail later, the
有機高分子層7は、半導体層5の界面結晶化を抑制する機能と、キャリアを選択して透過させる機能を有し、半導体層5の上面に形成されている。有機高分子層7は、例えば、インクジェット法で0.2μm程度の厚さで塗布した後、乾燥して形成されている。有機高分子層7は、例えば、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、BCB、PVA、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等の有機ポリマーを含む。さらに、有機高分子層7は、カーボンクラスターとその誘導体を含む。カーボンクラスターまたはその誘導体とは、炭素原子が炭素−炭素間結合の種類に係わらず、数個から数百個結合して形成されている集合体である。カーボンクラスターは、100%炭素クラスターだけで構成されている必要はなく、他の原子の混在や、置換基を含んでいてもよい。カーボンクラスターは、例えば、フラーレン類の一種あるいは数種を含む。また、フラーレンとは、sp2炭素からなる球状またはラグビーボール状のカーボンクラスターの総称である。一般的に、C60,C70,C76,C78,C84等が挙げられる。有機高分子層7に含まれるカーボンクラスターまたはその誘導体の濃度は、後述する所定の範囲であることが好ましい。
The
第2の高抵抗膜9は、キャリアを選択的に透過させる機能を備え、有機高分子層7の上面を覆うように被着されている。第2の高抵抗膜9の成膜は、上述した第1の高抵抗膜3と同様に行われ、例えば、約1μmの厚さにされている。第2の高抵抗膜9は、第1の高抵抗膜3と同様に硫化アンチモンの合金により構成されている。但し、その組成比は、後述する所定範囲内とするのが好ましい。
The second high resistance film 9 has a function of selectively transmitting carriers, and is attached so as to cover the upper surface of the
電極層11は、図示しないバイアス電圧供給部からバイアス電圧が印加される。電極層11は、例えば、金(Au)で形成されている。その形成は、例えば、真空蒸着によって行われ、約0.1μmの厚さに形成されている。
A bias voltage is applied to the
スペーサ13は、アクティブマトリクス基板1の外縁付近に立設され、上述したアクティブマトリクス基板1に積層された各種膜や層を保護する空間を形成している。補助板15は、スペーサ13で囲われた空間を閉塞している。この補助板15は、アクティブマトリクス基板1と同程度の熱膨張率であって、放射線の透過率が高いものが好ましく、具体的な材料としては、例えば、ホウケイ酸ガラスや石英ガラスが好ましい。絶縁性樹脂層17は、スペーサ13と、補助板15と、アクティブマトリクス基板1とで形成されている空間を満たすように注入されている。絶縁性樹脂層17の材料としては、絶縁性が高く、硬度が高く、接着性も良好なものが好適であり、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。
The
上述した第2の高抵抗膜9は、電極層11の外縁よりも外側に、その外縁が位置するように形成されていることが好ましい。さらに、その位置を満たすとともに、次のような半導体層5の膜厚との関係を満たすことが好ましい。つまり、半導体層5の平均膜厚の80%以上の膜厚を有する半導体層5の領域に第2の高抵抗膜9を形成する。例えば、図1で示すように、半導体層5の肩の部分から中央部を含む領域Rgにのみ第2の高抵抗膜9が形成されるようにする。
The second high-resistance film 9 described above is preferably formed so that the outer edge is located outside the outer edge of the
また、有機高分子層7は、電極層11の外縁と、第2の高抵抗膜9の外縁との間に、その外縁が位置するように形成されていることが好ましい。
The
これらの形成条件(以下、この形成条件を「固有形成条件」と称する)を満たすと、第2の高抵抗膜9と有機高分子層7が半導体層5の膜厚が薄い部分を避けて形成されることになる。したがって、第2の高抵抗膜9や有機高分子層7の抵抗値が比較的低い場合であっても、第2の高抵抗膜9や有機高分子層7の端縁部で半導体層5の膜厚が薄い部分に電界が集中することを抑制できるので、半導体層5が放電破壊する現象を抑制することができる。
When these formation conditions (hereinafter referred to as “inherent formation conditions”) are satisfied, the second high resistance film 9 and the
ここで、図2及び図3を参照する。なお、図2は、アクティブマトリクス基板と外部回路との接続関係を示す図であり、図3は、アクティブマトリクス基板の要部を示す縦断面図である。なお、図3では、説明の都合上、上述した第1の高抵抗膜3、有機高分子層7、第2の高抵抗膜9を図示省略してある。
Reference is now made to FIGS. 2 is a diagram showing a connection relationship between the active matrix substrate and an external circuit, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a main part of the active matrix substrate. In FIG. 3, the first high resistance film 3, the
アクティブマトリクス基板1は、検出素子DUが二次元マトリクス状に配置されて、ガラス等の絶縁基板21にパターン形成されている。また、アクティブマトリクス基板1は、キャリア収集電極23と、コンデンサCaと、薄膜トランジスタTrとを備えている。キャリア収集電極23は、半導体層5で変換された電荷信号を収集する。コンデンサCaは、キャリア収集電極23で収集された電荷信号を蓄積する。薄膜トランジスタTrは、外部信号によりオンオフに切り換えられ、コンデンサCaに蓄積された電荷信号を読み出すスイッチング素子である。本願発明における「画素」に相当する一つの検出素子DUは、キャリア収集電極23と、コンデンサCaと、薄膜トランジスタTrと、これらに応じた領域の半導体層5及び電極層11の一組で構成されている。電極層11にはバイアス電圧Vaが印加される。なお、ここでは、説明の理解を容易にするために、便宜上、アクティブマトリクス基板1の二次元マトリクスが10×10個の検出素子DUで構成されているものとする。
The
また、アクティブマトリクス基板1は、ゲートラインG1〜G10とデータラインD1〜D10とを備えている。ゲートラインG1〜G10は、検出素子DUの行ごとに薄膜トランジスタTrのゲートに電気的に接続されている。データラインD1〜D10は、検出素子DUの列ごとに薄膜トランジスタTrの読み出し側に電気的に接続されている。なお、以下の説明において、ゲートラインG1〜G10及びデータラインD1〜D10を特に区別しない場合には、ゲートラインG及びデータラインDと称する。
The
ゲートラインG1〜G10には、ゲート駆動回路25が接続されている。また、データラインD1〜D10には、電荷電圧変換アンプ27と、マルチプレクサ29と、A/D変換器31とがその順に接続されている。
A
ゲート駆動回路25は、ゲートラインGに電圧を印加することで、薄膜トランジスタTrをオンにさせ、コンデンサCaに蓄積された電荷信号をデータラインDから電荷電圧変換アンプ27に出力させる。電荷電圧変換アンプ27は、受け取った電荷信号を電圧信号に変換する。マルチプレクサ29は、複数の電圧信号を一つの電圧信号にして出力する。A/D変換器31は、マルチプレクサ29からの電圧信号をデジタル信号に変換する。図示省略しているが、A/D変換器31の後段には処理部が接続されており、複数の電圧信号に基づいてX線透視画像を生成する。
The
次に、上述した構成の放射線検出器について作成した試験用の二種類のサンプルについて説明する。 Next, two types of test samples prepared for the radiation detector having the above-described configuration will be described.
<試験用検出器1>
ここで、図4及び図5を参照する。なお、図4は、試験用検出器1についてアンチモン組成比を定量した結果を示すグラフであり、図5は、試験用検出器1についてX線照射による欠損画素の増加の様子を示すグラフである。<
Reference is now made to FIGS. FIG. 4 is a graph showing the result of quantifying the antimony composition ratio for the
試験用検出器1は、アンチモン組成比が45mol%の硫化アンチモン原料を使用し、真空蒸着により第2の高抵抗膜9を形成したものである。図4は、X線光電子分光分析(X-ray photoelectron spectroscopy)を用いてX線光電子分光スペクトルを測定し、試験用検出器1における第2の高抵抗膜9の構成元素を定量した結果を示す。ここで、横軸のSiO2 equivalent sputter depth(SiO2等価深さ)は、表面からの深さを表し、SbxSyの膜厚に換算すると図中200nmが約1μmに相当する。縦軸のAtomic Concentrationは構成元素の濃度を示す。凡例中の例えばSb(Sb3d5)の括弧内は、アンチモンSbの電子軌道を表す。この定量結果から、試験用検出器1の第2の高抵抗膜9は、硫化アンチモンSbxSyにおけるアンチモンSbの組成比が67%〜75%の範囲にあることがわかる。なお、深さがゼロ付近にあたる第2の高抵抗膜9の表面付近に炭素Cが検出されている。これは、第2の高抵抗膜9の表面に生じる自然酸化膜等に含まれていたものである。したがって、この炭素Cが急減する箇所が第2の高抵抗膜9の実質的な表面を示す。また、200nm付近からインジウムInが増加している。これは組成分析用の第2の高抵抗膜9をITO(Indium Tin Oxide)電極を形成したガラス基板の上に成膜しているからであり、これが増加する前までが第2の高抵抗膜9であることを示す。The
また、試験用検出器1の有機高分子層7は、有機化合物としてのo−ジクロロベンゼンに、ポリマーとして2.5wt%のポリカーボネート樹脂とフラーレンC60を溶解させた塗布溶液により作製した。最適なフラーレンC60濃度を見積もるために、ポリカーボネート樹脂に対するフラーレンC60濃度が15wt%、30wt%、45wt%の溶液を作製し、半導体層5の上に塗り分けを行った。具体的には、一つの半導体層5の上に帯状に、フラーレンC60濃度が15wt%、30wt%、45wt%の溶液を塗布した。また、半導体層5が面状であり、塗布場所に起因して有意差が生じないように、三種類の濃度での塗布帯領域を一組として、これを面内に重複しないように繰り返し塗布した。
Further, the
この試験用検出器1に対して強いX線を照射して欠損画素が増加する様子を測定した。X線の照射条件は、距離が1.3mで、管電圧120kV、管電流360mAとした。そして、その条件のX線を30秒ごとに0.1秒間照射した。1回の照射線量は、2.17mGy(ミリグレイ)であり、これは約5,000回で平均的な医療用胸部X線診断装置における1年分の使用線量に相当する。図5に示すように、試験用検出器1では、フラーレンC60濃度が15wt%〜45wt%のいずれの領域も、30,000回のX線照射であっても欠損画素が10個以下であった。
This
<試験用検出器2>
ここで、図6及び図7を参照する。図6は、試験用検出器2についてアンチモン組成比を定量した結果を示すグラフであり、図7は、試験用検出器2についてX線照射による欠損画素の増加の様子を示すグラフである。<
Reference is now made to FIGS. FIG. 6 is a graph showing the result of quantifying the antimony composition ratio for the
試験用検出器2は、アンチモン組成比が44mol%の硫化アンチモン原料を使用し、真空蒸着により第2の高抵抗膜9を形成したものである。図6は、X線光電子分光分析を用いた定量結果であり、これから試験用検出器2の第2の高抵抗膜9は、硫化アンチモンSbxSyにおけるアンチモンSbの組成比が61%〜69%の範囲にあることがわかる。The
また、有機高分子層7は、ポリカーボネート樹脂に対するフラーレンC60濃度が10wt%、15wt%、20wt%、30wt%の溶液を作製し、半導体層5の上に塗り分けを行った。具体的には、一つの半導体層5の上に帯状に、フラーレンC60濃度が10wt%、15wt%、20wt%、30wt%の溶液を塗布した。また、半導体層5が面状であり、塗布場所に起因して有意差が生じないように、四種類の濃度での塗布帯領域を一組として、これを面内に重複しないように繰り返し塗布した。なお、アクティブマトリクス基板1における画素数は2880×2880であり、上記の一つの塗布帯では120×2880となる。
For the
上述した照射条件と同じ条件下で、試験用検出器2の欠損画素が増加する様子を測定した。その結果が図7である。試験用検出器2では、フラーレンC60濃度が10wt%と30wt%の領域では、20,000回の照射で欠損画素が100個以下であった。また、フラーレンC60濃度が15wt%と20wt%の領域では、30,000回の照射で欠損画素が100個以下であった。
The state in which the number of defective pixels of the
ここで図8を参照する。なお、図8は、試験用検出器2について欠損画素の発生状態を示す写真である。
Reference is now made to FIG. FIG. 8 is a photograph showing the state of occurrence of defective pixels in the
この写真は、試験用検出器2に上記の照射条件で37,500回のX線照射を行った後の欠損画素の発生状態を示している。写真の上部と下部は、試験用検出器2における異なる二カ所の領域を示し、写真中の白点が欠損画素を示す。この写真から明らかなように、フラーレンC60濃度が10wt%と30wt%の領域において多数の欠損画素が発生しているのがわかる。
This photograph shows the state of occurrence of defective pixels after the
以上の結果に基づき、第2の高抵抗膜9における硫化アンチモンのアンチモン組成比が67mol%以上75mol%以下であれば、有機高分子層7におけるフラーレンC60濃度が10wt%〜45wt%の広い範囲で、X線照射を繰り返し行っても欠損画素の増加を抑制できることがわかった。また、第2の高抵抗膜9における硫化アンチモンのアンチモン組成比が61mol%から69mol%と比較的低くなっても、有機高分子層7におけるフラーレンC60濃度が15wt%から30wt%未満、好ましくは15wt%から20wt%に限定すれば、欠損画素の増加を抑制できることがわかった。
Based on the above results, if the antimony sulfide antimony composition ratio in the second high resistance film 9 is 67 mol% or more and 75 mol% or less, the fullerene C60 concentration in the
なお、硫化アンチモンのアンチモン組成比の上限を80wt%とした。これは、第2の高抵抗膜9は、蒸着により生成するのが一般的であるが、蒸着原料のアンチモン濃度が高いものを用いても、第2の高抵抗膜9においてアンチモン組成比が80mol%を超えるものとするのが技術的に極めて困難であるからである。また、アンチモン組成比が高すぎると金属の性質に近くなりすぎて第2の高抵抗膜9としての機能が低下し、第2の高抵抗膜9の端縁部における半導体層5の薄い部分に電界が集中し、半導体層5が放電破壊することにもよる。
The upper limit of the antimony composition ratio of antimony sulfide was 80 wt%. This is because the second high-resistance film 9 is generally produced by vapor deposition, but the antimony composition ratio in the second high-resistance film 9 is 80 mol even if the vapor deposition raw material having a high antimony concentration is used. It is because it is very difficult technically to make it more than%. On the other hand, if the antimony composition ratio is too high, the properties of the second high-resistance film 9 are deteriorated because the properties of the second high-resistance film 9 are too low, and the thin portion of the
また、硫化アンチモンのアンチモン組成比が61wt%から80wt%以下の場合でも、抵抗が低下して第2の高抵抗膜9の端縁部において電位が上昇する可能性がある。しかし、上述した第2の高抵抗膜9及び有機高分子層7の固有形成条件を満たしておくと、電位が上昇しても半導体層5の薄い部分に電界が集中することを抑制できるので、半導体層5の放電破壊を抑制できる。
Further, even when the antimony composition ratio of antimony sulfide is 61 wt% to 80 wt% or less, there is a possibility that the resistance decreases and the potential increases at the edge portion of the second high resistance film 9. However, if the specific formation conditions of the second high-resistance film 9 and the
<比較用検出器>
ここで、図9及び図10を参照する。なお、図9は、比較用用検出器についてアンチモン組成比を定量した結果を示すグラフであり、図10は、比較用検出器についてX線照射による欠損画素の増加の様子を示すグラフである。<Comparative detector>
Reference is now made to FIGS. FIG. 9 is a graph showing the result of quantifying the antimony composition ratio for the comparative detector, and FIG. 10 is a graph showing how the number of defective pixels increases due to X-ray irradiation for the comparative detector.
比較用検出器は、アンチモン組成比が40wt%の硫化アンチモン原料を使用し、真空蒸着により第2の高抵抗膜9を形成したものである。図9は、X線光電子分光分析を用いた定量結果であり、これから比較用検出器の第2の高抵抗膜9は、硫化アンチモンSbxSyにおけるアンチモンSbの組成比が56%〜60%の範囲にあることがわかる。これは、従来例の組成比に相当する。The comparative detector uses an antimony sulfide raw material having an antimony composition ratio of 40 wt% and forms the second high resistance film 9 by vacuum deposition. FIG. 9 shows the result of quantification using X-ray photoelectron spectroscopy. From now on, the second high resistance film 9 of the comparative detector has a composition ratio of antimony Sb in antimony sulfide Sb x S y of 56% to 60%. It turns out that it exists in the range. This corresponds to the composition ratio of the conventional example.
また、比較用検出器における有機高分子層7は、ポリカーボネート樹脂に対するフラーレンC60濃度が10wt%、15wt%、30wt%、40wt%の溶液を作製し、半導体層5の上に塗り分けを行った。
For the
上述した照射条件と同じ条件下で、比較用検出器の欠損画素が増加する様子を測定した。その結果が図10である。比較用検出器では、フラーレンC60濃度が10wt%から40wt%の全ての領域で、10,000回の照射までに欠損画素が100個を超えた。特に、フラーレンC60濃度が40wt%の領域では、5,000回の照射までに欠損画素が1,000個を超えた。 The state in which the number of defective pixels of the comparative detector increased was measured under the same conditions as the irradiation conditions described above. The result is shown in FIG. In the comparative detector, in all the regions where the fullerene C60 concentration was 10 wt% to 40 wt%, the number of defective pixels exceeded 100 by 10,000 irradiations. In particular, in the region where the fullerene C60 concentration was 40 wt%, the number of defective pixels exceeded 1,000 by 5,000 times of irradiation.
比較用検出器は、上述した本願発明に係る試験用検出器1,2との差異が明確であり、X線撮影を繰り返し行うと、欠損画素が増加してX線検出画像の品質が劣化してゆくという現象が顕著であることがわかる。
The comparison detector is clearly different from the above-described
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、半導体層5を単にアモルファス・セレン(a−Se)としたが、例えば、セレン化合物のアモルファス体、AsまたはTeをドープしたSeもしくはSe化合物のアモルファス体、アルカリ金属をドープしたSeもしくはアルカリ金属をドープしたSe化合物のアモルファス体などで半導体層5を構成してもよい。
(1) In the above-described embodiments, the
(2)上述した実施例では、第2の高抵抗膜9と有機高分子層7とが固有形成条件を満たすようにした。しかし、第2の高抵抗膜9や有機高分子層7の端縁部で半導体層5の膜厚が薄い部分に電界が集中することで問題が生じない場合には、この固有形成条件を満たす必要はない。
(2) In the above-described embodiment, the second high resistance film 9 and the
(3)上述した実施例では、マトリクス基板としてアクティブマトリクス基板1を採用しているが、これに代えてパッシブマトリクス基板を備えるようにしてもよい。
(3) In the embodiment described above, the
以上のように、この発明は、放射線の空間分布を計測するための放射線検出器に適している。 As described above, the present invention is suitable for a radiation detector for measuring the spatial distribution of radiation.
Claims (5)
(b)キャリアを選択的に透過させる第1の高抵抗膜と、
(c)放射線の入射によりキャリアを生成する半導体層と、
(d)前記半導体層の上面を覆うように形成されているとともに、キャリアを選択して透過させるためにカーボンクラスターまたはその誘導体を含む有機高分子層と、
(e)前記半導体層と前記有機高分子層の上面を覆うように形成されているとともに、キャリアを選択的に透過させる第2の高抵抗膜と、
(f)前記第2の高抵抗膜を介して前記半導体層にバイアス電圧を印加する電極層と、
(g)前記半導体層と、前記第1の高抵抗膜と、前記有機高分子層と、前記電極層とにおける露出面の全体を覆う絶縁樹脂層と、
(h)前記絶縁樹脂層を囲う絶縁性の補助板と、
がこの順で積層されてなる放射線検出器において、
前記第2の高抵抗層は、硫化アンチモンを主成分とし、そのアンチモン組成比の平均値が61mol%以上80mol%以下で構成されていることを特徴とする放射線検出器。(A) a matrix substrate in which pixels for accumulating charges are two-dimensionally arranged and reads a signal from each pixel;
(B) a first high-resistance film that selectively transmits carriers;
(C) a semiconductor layer that generates carriers upon incidence of radiation;
(D) an organic polymer layer formed so as to cover the upper surface of the semiconductor layer and containing carbon clusters or derivatives thereof to selectively transmit carriers;
(E) a second high-resistance film that is formed so as to cover the upper surfaces of the semiconductor layer and the organic polymer layer, and that selectively transmits carriers;
(F) an electrode layer for applying a bias voltage to the semiconductor layer via the second high-resistance film;
(G) an insulating resin layer covering the entire exposed surface of the semiconductor layer, the first high-resistance film, the organic polymer layer, and the electrode layer;
(H) an insulating auxiliary plate surrounding the insulating resin layer;
In the radiation detector in which are stacked in this order,
The second high resistance layer is composed of antimony sulfide as a main component, and the antimony composition ratio has an average value of 61 mol% or more and 80 mol% or less.
前記第2の高抵抗膜は、アンチモン組成比の平均値が67mol%以上75mol%以下で構成されていることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1.
The second high resistance film is configured to have an average antimony composition ratio of 67 mol% or more and 75 mol% or less.
前記有機高分子層は、カーボンクラスターまたはその誘導体の濃度が11wt%以上30wt%未満で構成されていることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1 or 2,
The radiation detector according to claim 1, wherein the organic polymer layer has a carbon cluster or a derivative concentration of 11 wt% or more and less than 30 wt%.
前記有機高分子層は、カーボンクラスターまたはその誘導体の濃度が15wt%以上20wt%以下で構成されていることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1 or 2,
The radiation detector according to claim 1, wherein the organic polymer layer has a carbon cluster or a derivative concentration of 15 wt% or more and 20 wt% or less.
前記第2の高抵抗膜は、その形成領域端が、前記電極層の外縁よりも外側であって、かつ、前記半導体層の平均膜厚が80%以上の膜厚を有する領域上に位置するように形成され、かつ、
前記有機高分子層は、その形成領域端が、前記電極層の外縁と、前記第2の高抵抗層の外縁との間に位置するように形成されている
ことを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to any one of claims 1 to 4,
The second high-resistance film is located on the region where the end of the formation region is outside the outer edge of the electrode layer and the average thickness of the semiconductor layer is 80% or more. Formed, and
The organic polymer layer is formed such that an end of a region where the organic polymer layer is formed is located between an outer edge of the electrode layer and an outer edge of the second high resistance layer.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2010/005664 WO2012035583A1 (en) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | Radiation detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012035583A1 true JPWO2012035583A1 (en) | 2014-01-20 |
JP5488700B2 JP5488700B2 (en) | 2014-05-14 |
Family
ID=45831088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012533750A Active JP5488700B2 (en) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | Radiation detector |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5488700B2 (en) |
WO (1) | WO2012035583A1 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5322258B2 (en) * | 2008-01-28 | 2013-10-23 | 富士フイルム株式会社 | Radiation image detection apparatus and manufacturing method thereof |
JP5235119B2 (en) * | 2008-09-29 | 2013-07-10 | 富士フイルム株式会社 | Radiation image detector |
-
2010
- 2010-09-16 WO PCT/JP2010/005664 patent/WO2012035583A1/en active Application Filing
- 2010-09-16 JP JP2012533750A patent/JP5488700B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5488700B2 (en) | 2014-05-14 |
WO2012035583A1 (en) | 2012-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5669882B2 (en) | Image detector | |
US9395453B2 (en) | Photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers and method for improving topological uniformity of the photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers based on thin-film electronics | |
US9806123B2 (en) | Image sensor and manufacturing method thereof | |
US20100054418A1 (en) | X-ray detecting element | |
JP3589954B2 (en) | Electromagnetic wave detector, image detector, and method of manufacturing electromagnetic wave detector | |
US8981304B2 (en) | Radiation detector | |
US7728301B2 (en) | X-ray detector | |
US20100051820A1 (en) | X-ray detecting element | |
EP2330626A1 (en) | Coplanar high fill factor pixel architecture | |
TW201244069A (en) | Radiation imaging device, radiation imaging display system, and transistor | |
JP5398564B2 (en) | Radiation detection element | |
US20170148834A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
WO2010010932A1 (en) | Radiation detector | |
US20110073979A1 (en) | Detection element | |
US20110284749A1 (en) | Radiation detector | |
JP2010003766A (en) | Electromagnetic wave detection element | |
JP2005327817A (en) | Radiation detector | |
JP5488700B2 (en) | Radiation detector | |
JP2013157347A (en) | Imaging device and method of manufacturing the same, and imaging display system | |
US20140339431A1 (en) | Detecting apparatus and detecting system | |
JP2011176274A (en) | Radiation detection element | |
CN109686811A (en) | A kind of photoelectricity flat panel detector and its board structure | |
KR20190037629A (en) | Photo detecting apparatus and method of manufacturing the same | |
JP4449749B2 (en) | Radiation detection apparatus and manufacturing method thereof | |
JP2007093257A (en) | Radiation detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140210 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5488700 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |