JPH059945B2 - - Google Patents
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- JPH059945B2 JPH059945B2 JP57050886A JP5088682A JPH059945B2 JP H059945 B2 JPH059945 B2 JP H059945B2 JP 57050886 A JP57050886 A JP 57050886A JP 5088682 A JP5088682 A JP 5088682A JP H059945 B2 JPH059945 B2 JP H059945B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
- H10F39/193—Infrared image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/10—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices being sensitive to infrared radiation, visible or ultraviolet radiation, and having no potential barriers, e.g. photoresistors
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
本発明は光導電検出器に関する。特に入力側バ
イアス接点と出力側バイアス接点とを有する光導
電体材料からなる装置に関する。そのような装置
は放射検出を容易にするために１個又は２個以上
の附加的な接点、例えば１個の電圧接点又は複数
個の電圧接点を含みうる。 現在、光導電検出器の多くは光導電半導体材料
として材料テルル化カドミウム水銀（CMT）を
使用し、金、インジウム又はアルミニウム金属か
らなる接点を有する。例えば、英国特許第
1488258号（米国特許第3995159号）を参照された
い。従来、光導電検出器は直線で囲まれた形状を
有する。即ち半導体材料が正方形又は矩形の形状
に設けられ、及び接点が半導体材料の両端部に設
けられており、接点は半導体材料の長手方向に対
して直行する平らな縁部境界に沿つて形成され
る。ある検出器、特に集積配列
（integratedarrays）中に組み込まれた検出器は、
金属ではないが多量にドープされた半導体材料か
らなる接点を備えうる。即ち接点は少量ドープさ
れた光導電性材料もしくは真性光導電性材料と、
多量にドープされた導電性材料の領域との間の境
界面に形成されてもよい。所謂“ライト−ヘビ
ー”（ｌ−ｈ）接点であつてもよい。 CMT材料、特に現在入手し得る高純度CMT材
料からなる光導電赤外検出器は過剰キヤリヤ（即
ちホトキヤリヤ）の寿命が長いという特性を有す
る。これは光の照射で発生したキヤリヤとしての
電子と正孔が再結合するまでの時間が長いためと
考えられる。代表的な寿命時間は１〜4μs（８〜
14μｍ帯感知性CMT材料）及び10〜20μs（３〜5μ
ｍ感知性CMT材料）である。このことは検出器
が、接点の近傍におけるキヤリヤ蓄積作用の影響
を受け易いことを意味する。キヤリヤ蓄積作用が
存在しない場合には、装置は通常スイープアウト
状態、すなわち半導体材料からバイアス電圧によ
つてキヤリヤが除去された状態で作動される。こ
の場合は装置全体に亘る少数キヤリヤの移動時間
によつて過剰な少数キヤリヤの寿命時間が決定さ
れる。少数キヤリヤの寿命時間は前述のCMT材
料におけるキヤリヤの寿命時間よりも極めて短
い。したがつて、キヤリヤの蓄積により接点での
少数キヤリヤの再結合の遅延がおこり、少数キヤ
リヤの寿命時間が増大されていることがわかる。
［半導体中でのキヤリヤ蓄積現象はLowによつて
初めて示唆され（Proc.Phys.Soc.Lond B68、310
（1955））、その理論はGunnによつて展開された
（JnI.Electronics＆Control ４、17（1958）］。 キヤリヤ蓄積は検出器特性に対して二つの影響
を与える。第一に、検出器上の１ワツトの輻射線
束に相当する電圧、もしくは三導線構造、例えば
特許第1488258号の場合には検出器幅の２乗の面
積当り１ワツトの輻射線束に対応する電圧として
規定される検出器感度を向上させる。これは検出
器中に過剰キヤリヤが存在する時間が増大される
ため即ち、スイープアウト時間が延長されるため
である。第二に、検出器の周波数応答が低下させ
られる。英国特許第1488258号に開示される検出
器については、この後者の影響は検出器によつて
生ぜしめられた分解能の低下として表現されてい
る。 本発明はキヤリヤの蓄積の結果として周波数応
答又は分解能が低下するという不利益を伴わずに
高い検出器感度を提供することを目的とする。 本発明によれば、前述の目的は、輻射線検出用
の光導電検出器であつて、細片状の細長い光導電
性検出部材と、検出部材に設けられ、検出部材に
沿つて長手方向に伸びているバイアス電流の経路
を規定すべく配置されている入力側バイアス接点
および出力側バイアス接点とを備え、周波数応答
および分解能の低下を防ぐべく、出力側バイアス
接点にバイアス電流が収束しバイアス電場が集中
するように構成されており、前述の電流の収束と
電場の集中は、検出部材より横方向の幅が小さい
出力側バイアス接点の形状と、出力側バイアス接
点の近傍でくびれている検出部材の横断面形状の
うちの少なくともひとつに基づくものである、輻
射線検出用の光導電検出器によつて達成される。 本発明の光導電検出器によれば、光導電性検出
部材より横方向の幅が小さい出力側バイアス接点
の形状と、出力側バイアス接点の近傍でくびれて
いる光導電性検出部材の横断面形状のうちの少な
くともひとつに基づいて、出力側バイアス接点に
バイアス電場が集中するので、出力側バイアス接
点の近傍のバイアス電場の強度が高くなり、キヤ
リアが加速されて、出力側バイアス接点近傍のキ
ヤリアの蓄積を著しく減少させるとともに、高め
られたバイアス電場領域中では、キヤリアが光導
電性検出部材の導電率を調整し、その結果、キヤ
リアの蓄積によつて周波数応答又は分解能が低下
するという不利益を伴わずに高い検出器感度を提
供し得る。 本発明の一つの形態によれば、検出器は明確な
長手方向の区域をもつ出力側バイアス接点によつ
て特徴づけられる。入力側バイアス接点に向つて
伸長する出力側バイアス接点は、出力側バイアス
接点の近傍に於いてバイアス電場を集中させるよ
うに形づくられる。 出力側バイアス接点は、バイアス電場を対称的
に集中させるように半導体材料の両端に相対する
位置に配置されるのが好ましい。この配置は出力
側バイアス接点に入射するホトキヤリヤが拡散す
る移動時間を最小にするために与えられる。 検出器がｎ−型材料からなる場合には、出力側
バイアス接点は負にバイアスをかけられる、又逆
に検出器ｐ−型材料からなる場合には、出力側バ
イアス接点は正にバイアスをかけられる。 本発明のもう一つの形態によれば、検出器は出
力側バイアス接点領域によつて特徴づけられる。
この場合、出力側バイアス接点に向つてバイアス
電場を集中させるように出力側バイアス接点の近
傍に半導体材料を配置する。本発明のこの形態に
於いて、半導体材料に半導体材料の長さと交叉し
て伸長する１個又は２個以上の細孔があけられて
もよい。検出器のいずれか一方の側から他方の側
に伸長する一対の対向する細孔が半導体材料にあ
けられるのが好ましい。これらの細孔は出力バイ
アス接点と隣接しているのが好ましい。代案とし
て、出力バイアス接点に向つて電場を集中させる
ように出力バイアス接点の近傍に半導体材料が形
成されてもよい。 検出器は上述の双方の特徴を組み合わせてもよ
い。 以下本発明を添付図面に示す好ましい実施例を
用いて説明する。 第１図には、長さ約700μｍ、幅(w)62.5μｍのｎ
型テルル化カドミウム水銀材料からなる光導電性
検出部材としての細片状フイラメント１０３から
成る光導電検出器１０１が示される。電子密度は
５×1014〜１×1015cm-3である。この材料はCd0.2
Hg0.8Teの組成を有し、８〜14μｍ帯スペクトル
の赤外放射線に感応する。80〓までの低温度にお
いて、この材料は、窒素温度即ちＦ−３低温シー
ルド中に組み込まれた場合には、１〜4μsのホト
キヤリヤ寿命時間を示すことが特徴となつてい
る。細片状フイラメント１０３はサフアイア絶縁
基材（図示せず）上に装着され、普通以上に大き
いCMT薄片をイオンビームミーリングすること
によつて切断されて成形される。細片状フイラメ
ント１０３の表面上にフイルムを形成すべき金属
をスパツタすることによつて細片状フイラメント
１０３の両端に入力側バイアス接点及び出力側バ
イアス接点としての金のメタル接点１０５及び１
０７が形成される。これらのメタル接点１０５，
１０７は写真平板技術によつて輪郭がつけられ
る。細片状フイラメント１０３の一方の端に於い
て、この材料が二またに分けられて、電圧接点突
出部１０９を与える。電圧接点突出部１０９はそ
の上部表面上に金のメタル接点１１１をもつてい
る。この接点はスパツタリング、すなわち写真平
板蝕刻工程中に於いても形成された。電圧接点突
出部１０９と細片状フイラメント１０３の端部領
域との間にある二またに分れている溝すなわち細
孔１１３はイオンビームミーリングによつて形成
され、約12μｍの幅である。メタル接点１１１
は、単に電気信号の検出用のものであり、バイア
ス電場の集中に寄与しない。細片状フイラメント
１０３の二またに分けられた端部に、メタル接点
１０７、即ち出力側バイアス接点が形成されて細
片状フイラメント１０３に於けるバイアス電場に
局部的な歪みをもたらす。このバイアス電場は、
バイアスが二つのメタル接点１０５と１０７とに
適用された場合に生ずる。図示されるように、メ
タル接点１０７は明確な長手方向の区域を有し、
このメタル接点１０７は細片状フイラメント１０
３の二またに分けられた端部からメタル接点１０
５の方向に付き出ている。メタル接点１０７は長
さ50μｍ、幅(d)15μｍの金属指状突起の形状をし
ており、細片状フイラメント１０３の端部領域の
両端の間に中心が置かれる。このメタル接点１０
７は平滑な外形をもち、とがつた縁を有しない。
このことはバイアス電場の整然とした歪みを保証
し、更に、いかなる場合にも鋭い縁のある金属の
形状は生じ難いので指状突起接点はなお一層バイ
アス電場の再現性がある。 この形状の検出器については、接点に於ける電
場Ｅは Ｅ（ｗ／ｄ）E0120V・cm-1 （但しE0は装置の大部分の電場であり、代表的
な作動条件下では略々30V・cm-1である）である
と推定される。この電場は約４倍に集中される。 この検出器に関する周波数応答は、メタル接点
１０７に関する再結合速度Ｓ（代表的には1000
cm・S-1〜500cm・S-1）から推定することができ
る。検出器に入射する輻射の線を考慮すると、こ
の輻射によつて生ずる出力パルスは時間Ｔ Ｔ0.7×10-7 sec（Ｓ＝1000cm・S-1） 1.2×10-7 sec（Ｓ＝500cm・S-1） の間に出力パルス値の１／ｅに衰えるであろう。
このことから、パルスが広がる唯一の根源がキヤ
リヤ蓄積にあると想定できる。（事実、本発明の
場合パルスの広がりはキヤリヤの熱拡散によつて
支配されているであろう。）検出器が掃引像シス
テム（scanned imaging system）（英国特許第
1488258号を参照されたい）に用いられた場合、
パルスの広がりは分解能を制限することに対応す
る。従つて、代表値130ｍ／ｓの像掃引速度に対
しては、代表的な値即ち純理論的な分解能は Ｓ＝1000cm・S-1に対して8μｍ 及び Ｓ＝500cm・S-1に対して14μｍ として計算される。 分解能のこの限界は、熱拡散に関する代表的な
限界に較べると問題にならない。説明した装置で
の熱拡散に関する代表的な限界は約50μｍであ
る。 検出器感度(R)はキヤリヤの蓄積作用によつて増
大されるキヤリヤ蓄積作用の寄与は RACCDηψsτE／SNt （但し、Ｔはキヤリヤの拡散係数であり、“Ｅ”
はメタル接点１０７に於ける電場であり、“Ｎ”
は平行電子密度であり、ψsはワツト／（信号放射
の幅）2（11μｍ波長）に対応する光子フラツクスで
ある）として推定される。寿命の代表的な値にτ
2μs、検出器厚みにｔ＝8μｍ、量子効率にη＝
１、再結合速度にＳ＝1000cm・S-1、Ｎ＝１×
1015cm-3、Ｅ＝120V・cm−１をとると、 RACC（11μｍ）1.3×106Vw-1 この検出器感度は、従来の出力接点を用いて得
られるフアクターの〜６倍である。 検出器端部が第２図に示されるけれども、この
検出器２０１は光導電性部材としての光導電性細
片２０３の端に変形読み出し領域（read−out
region）をもつている。第１図の実施例に於ける
ように、光導電性細片２０３は出力バイアス接点
を備えている出力側バイアス接点としての細長い
接点指状突起２０７をもつている。然しながら、
電圧接点２１１はこの指状突起２０７に隣接して
設けられる。指状突起２０７の先端に最も近い領
域では、電圧接点２１１は“乱されない”等電位
面（即ち電圧接点を有しない検出器について計算
した等電位面）の輪郭と同じ形をもつている。従
つて、この場合、指状突起２０７の近傍のバイア
ス電場の形は比較的乱されていない。 第３図に示される検出器３０１は代案の構成を
もつものである。光導電性検出部材としての細片
３０３は出力バイアス接点３０７の近傍に配置さ
れている。光導電半導体材料の部分はイオンビー
ムミーリングによつて取り除かれて、二つの対向
する細孔３１５及び３１７を生ずる。このように
して、細片３０３の幅はすぼめられる。バイアス
がこの出力側バイアス接点３０７に適用される場
合、出力側バイアス接点３０７の直ぐ近傍では電
場が歪められる。すぼめる幅は10μｍである。
細孔３１５と３１７とは類似の長さと幅をもつて
おり、バイアス電場を対称に歪める作用をする。
バイアス電場が適当に均一である場合に細片３０
３の領域、例えば第３図に示される線Ｘ−Ｘ、か
ら出力側バイアス接点３０７に向つて移動するキ
ヤリヤは到達時間の広がりを伴つて出力側バイア
ス接点３０７に到達する。導入された対象性はこ
の広がりを最小にすることを確実にする。細孔３
１５及び３１７は出力側バイアス接点３０７に隣
接する。然しながら、これらの細孔３１５，３１
７は出力側バイアス接点３０７から移しうるけれ
ども、すぼみの幅“ｄ”に較べて空間は小さくす
べきであり、そうしないと性能は悪くなる。 もう一つの代案が第４図に示されている。検出
器４０１は光導電性検出部材としての細片４０３
の端部の断面図である。出力側バイアス接点４０
７に近づくにつれて、細片４０３幅は徐々に変化
する。キヤリヤ移動時間の広がるのを最小にする
ために、輪郭は対称になつている。 第５図には高速高感度分離配列検出器が示され
ている。この検出器５０１はCMT材料又は他の
ｎ−型光導電性材料からできた光導電性検出部材
としての薄片５０３から成る。この薄片５０３の
端部に、共通の入力側バイアス接点としての金属
被覆物５０５が形成される。数個の出力側バイア
ス接点５０７（３個が示されている）が薄片５０
３の他端に設けられている。出力側バイアス接点
５０７のそれぞれは、隣りとの中心から中心のピ
ツチ約50μｍで約10μｍ幅(d)の金属指状突起とし
て形成される。この距離はCMT（８〜14μｍの材
料）中でのキヤリヤの拡散の広がりを限定するキ
ヤリヤの寿命時間の約２倍に匹敵する。このよう
にして、検出器５０１はそれぞれ約50μｍ幅(w)の
区画に効果的に分割される。然しながら、所望で
あれば出力側バイアス接点５０７間に細孔５１３
を導入することによつてこれらの区画を輪郭づけ
してもよい。 この検出器５０１について、蓄積による感度は RACC4D／πCSR0 ［但し、R0は従来の検出器のスイープアウト極
限感度 R0（２・E〓μpNt）-1 （但し、E〓は光子エネルギであり、μpはホール易
動度である）である］と推定される。 下記表１にこれらの値を示す：
イアス接点と出力側バイアス接点とを有する光導
電体材料からなる装置に関する。そのような装置
は放射検出を容易にするために１個又は２個以上
の附加的な接点、例えば１個の電圧接点又は複数
個の電圧接点を含みうる。 現在、光導電検出器の多くは光導電半導体材料
として材料テルル化カドミウム水銀（CMT）を
使用し、金、インジウム又はアルミニウム金属か
らなる接点を有する。例えば、英国特許第
1488258号（米国特許第3995159号）を参照された
い。従来、光導電検出器は直線で囲まれた形状を
有する。即ち半導体材料が正方形又は矩形の形状
に設けられ、及び接点が半導体材料の両端部に設
けられており、接点は半導体材料の長手方向に対
して直行する平らな縁部境界に沿つて形成され
る。ある検出器、特に集積配列
（integratedarrays）中に組み込まれた検出器は、
金属ではないが多量にドープされた半導体材料か
らなる接点を備えうる。即ち接点は少量ドープさ
れた光導電性材料もしくは真性光導電性材料と、
多量にドープされた導電性材料の領域との間の境
界面に形成されてもよい。所謂“ライト−ヘビ
ー”（ｌ−ｈ）接点であつてもよい。 CMT材料、特に現在入手し得る高純度CMT材
料からなる光導電赤外検出器は過剰キヤリヤ（即
ちホトキヤリヤ）の寿命が長いという特性を有す
る。これは光の照射で発生したキヤリヤとしての
電子と正孔が再結合するまでの時間が長いためと
考えられる。代表的な寿命時間は１〜4μs（８〜
14μｍ帯感知性CMT材料）及び10〜20μs（３〜5μ
ｍ感知性CMT材料）である。このことは検出器
が、接点の近傍におけるキヤリヤ蓄積作用の影響
を受け易いことを意味する。キヤリヤ蓄積作用が
存在しない場合には、装置は通常スイープアウト
状態、すなわち半導体材料からバイアス電圧によ
つてキヤリヤが除去された状態で作動される。こ
の場合は装置全体に亘る少数キヤリヤの移動時間
によつて過剰な少数キヤリヤの寿命時間が決定さ
れる。少数キヤリヤの寿命時間は前述のCMT材
料におけるキヤリヤの寿命時間よりも極めて短
い。したがつて、キヤリヤの蓄積により接点での
少数キヤリヤの再結合の遅延がおこり、少数キヤ
リヤの寿命時間が増大されていることがわかる。
［半導体中でのキヤリヤ蓄積現象はLowによつて
初めて示唆され（Proc.Phys.Soc.Lond B68、310
（1955））、その理論はGunnによつて展開された
（JnI.Electronics＆Control ４、17（1958）］。 キヤリヤ蓄積は検出器特性に対して二つの影響
を与える。第一に、検出器上の１ワツトの輻射線
束に相当する電圧、もしくは三導線構造、例えば
特許第1488258号の場合には検出器幅の２乗の面
積当り１ワツトの輻射線束に対応する電圧として
規定される検出器感度を向上させる。これは検出
器中に過剰キヤリヤが存在する時間が増大される
ため即ち、スイープアウト時間が延長されるため
である。第二に、検出器の周波数応答が低下させ
られる。英国特許第1488258号に開示される検出
器については、この後者の影響は検出器によつて
生ぜしめられた分解能の低下として表現されてい
る。 本発明はキヤリヤの蓄積の結果として周波数応
答又は分解能が低下するという不利益を伴わずに
高い検出器感度を提供することを目的とする。 本発明によれば、前述の目的は、輻射線検出用
の光導電検出器であつて、細片状の細長い光導電
性検出部材と、検出部材に設けられ、検出部材に
沿つて長手方向に伸びているバイアス電流の経路
を規定すべく配置されている入力側バイアス接点
および出力側バイアス接点とを備え、周波数応答
および分解能の低下を防ぐべく、出力側バイアス
接点にバイアス電流が収束しバイアス電場が集中
するように構成されており、前述の電流の収束と
電場の集中は、検出部材より横方向の幅が小さい
出力側バイアス接点の形状と、出力側バイアス接
点の近傍でくびれている検出部材の横断面形状の
うちの少なくともひとつに基づくものである、輻
射線検出用の光導電検出器によつて達成される。 本発明の光導電検出器によれば、光導電性検出
部材より横方向の幅が小さい出力側バイアス接点
の形状と、出力側バイアス接点の近傍でくびれて
いる光導電性検出部材の横断面形状のうちの少な
くともひとつに基づいて、出力側バイアス接点に
バイアス電場が集中するので、出力側バイアス接
点の近傍のバイアス電場の強度が高くなり、キヤ
リアが加速されて、出力側バイアス接点近傍のキ
ヤリアの蓄積を著しく減少させるとともに、高め
られたバイアス電場領域中では、キヤリアが光導
電性検出部材の導電率を調整し、その結果、キヤ
リアの蓄積によつて周波数応答又は分解能が低下
するという不利益を伴わずに高い検出器感度を提
供し得る。 本発明の一つの形態によれば、検出器は明確な
長手方向の区域をもつ出力側バイアス接点によつ
て特徴づけられる。入力側バイアス接点に向つて
伸長する出力側バイアス接点は、出力側バイアス
接点の近傍に於いてバイアス電場を集中させるよ
うに形づくられる。 出力側バイアス接点は、バイアス電場を対称的
に集中させるように半導体材料の両端に相対する
位置に配置されるのが好ましい。この配置は出力
側バイアス接点に入射するホトキヤリヤが拡散す
る移動時間を最小にするために与えられる。 検出器がｎ−型材料からなる場合には、出力側
バイアス接点は負にバイアスをかけられる、又逆
に検出器ｐ−型材料からなる場合には、出力側バ
イアス接点は正にバイアスをかけられる。 本発明のもう一つの形態によれば、検出器は出
力側バイアス接点領域によつて特徴づけられる。
この場合、出力側バイアス接点に向つてバイアス
電場を集中させるように出力側バイアス接点の近
傍に半導体材料を配置する。本発明のこの形態に
於いて、半導体材料に半導体材料の長さと交叉し
て伸長する１個又は２個以上の細孔があけられて
もよい。検出器のいずれか一方の側から他方の側
に伸長する一対の対向する細孔が半導体材料にあ
けられるのが好ましい。これらの細孔は出力バイ
アス接点と隣接しているのが好ましい。代案とし
て、出力バイアス接点に向つて電場を集中させる
ように出力バイアス接点の近傍に半導体材料が形
成されてもよい。 検出器は上述の双方の特徴を組み合わせてもよ
い。 以下本発明を添付図面に示す好ましい実施例を
用いて説明する。 第１図には、長さ約700μｍ、幅(w)62.5μｍのｎ
型テルル化カドミウム水銀材料からなる光導電性
検出部材としての細片状フイラメント１０３から
成る光導電検出器１０１が示される。電子密度は
５×1014〜１×1015cm-3である。この材料はCd0.2
Hg0.8Teの組成を有し、８〜14μｍ帯スペクトル
の赤外放射線に感応する。80〓までの低温度にお
いて、この材料は、窒素温度即ちＦ−３低温シー
ルド中に組み込まれた場合には、１〜4μsのホト
キヤリヤ寿命時間を示すことが特徴となつてい
る。細片状フイラメント１０３はサフアイア絶縁
基材（図示せず）上に装着され、普通以上に大き
いCMT薄片をイオンビームミーリングすること
によつて切断されて成形される。細片状フイラメ
ント１０３の表面上にフイルムを形成すべき金属
をスパツタすることによつて細片状フイラメント
１０３の両端に入力側バイアス接点及び出力側バ
イアス接点としての金のメタル接点１０５及び１
０７が形成される。これらのメタル接点１０５，
１０７は写真平板技術によつて輪郭がつけられ
る。細片状フイラメント１０３の一方の端に於い
て、この材料が二またに分けられて、電圧接点突
出部１０９を与える。電圧接点突出部１０９はそ
の上部表面上に金のメタル接点１１１をもつてい
る。この接点はスパツタリング、すなわち写真平
板蝕刻工程中に於いても形成された。電圧接点突
出部１０９と細片状フイラメント１０３の端部領
域との間にある二またに分れている溝すなわち細
孔１１３はイオンビームミーリングによつて形成
され、約12μｍの幅である。メタル接点１１１
は、単に電気信号の検出用のものであり、バイア
ス電場の集中に寄与しない。細片状フイラメント
１０３の二またに分けられた端部に、メタル接点
１０７、即ち出力側バイアス接点が形成されて細
片状フイラメント１０３に於けるバイアス電場に
局部的な歪みをもたらす。このバイアス電場は、
バイアスが二つのメタル接点１０５と１０７とに
適用された場合に生ずる。図示されるように、メ
タル接点１０７は明確な長手方向の区域を有し、
このメタル接点１０７は細片状フイラメント１０
３の二またに分けられた端部からメタル接点１０
５の方向に付き出ている。メタル接点１０７は長
さ50μｍ、幅(d)15μｍの金属指状突起の形状をし
ており、細片状フイラメント１０３の端部領域の
両端の間に中心が置かれる。このメタル接点１０
７は平滑な外形をもち、とがつた縁を有しない。
このことはバイアス電場の整然とした歪みを保証
し、更に、いかなる場合にも鋭い縁のある金属の
形状は生じ難いので指状突起接点はなお一層バイ
アス電場の再現性がある。 この形状の検出器については、接点に於ける電
場Ｅは Ｅ（ｗ／ｄ）E0120V・cm-1 （但しE0は装置の大部分の電場であり、代表的
な作動条件下では略々30V・cm-1である）である
と推定される。この電場は約４倍に集中される。 この検出器に関する周波数応答は、メタル接点
１０７に関する再結合速度Ｓ（代表的には1000
cm・S-1〜500cm・S-1）から推定することができ
る。検出器に入射する輻射の線を考慮すると、こ
の輻射によつて生ずる出力パルスは時間Ｔ Ｔ0.7×10-7 sec（Ｓ＝1000cm・S-1） 1.2×10-7 sec（Ｓ＝500cm・S-1） の間に出力パルス値の１／ｅに衰えるであろう。
このことから、パルスが広がる唯一の根源がキヤ
リヤ蓄積にあると想定できる。（事実、本発明の
場合パルスの広がりはキヤリヤの熱拡散によつて
支配されているであろう。）検出器が掃引像シス
テム（scanned imaging system）（英国特許第
1488258号を参照されたい）に用いられた場合、
パルスの広がりは分解能を制限することに対応す
る。従つて、代表値130ｍ／ｓの像掃引速度に対
しては、代表的な値即ち純理論的な分解能は Ｓ＝1000cm・S-1に対して8μｍ 及び Ｓ＝500cm・S-1に対して14μｍ として計算される。 分解能のこの限界は、熱拡散に関する代表的な
限界に較べると問題にならない。説明した装置で
の熱拡散に関する代表的な限界は約50μｍであ
る。 検出器感度(R)はキヤリヤの蓄積作用によつて増
大されるキヤリヤ蓄積作用の寄与は RACCDηψsτE／SNt （但し、Ｔはキヤリヤの拡散係数であり、“Ｅ”
はメタル接点１０７に於ける電場であり、“Ｎ”
は平行電子密度であり、ψsはワツト／（信号放射
の幅）2（11μｍ波長）に対応する光子フラツクスで
ある）として推定される。寿命の代表的な値にτ
2μs、検出器厚みにｔ＝8μｍ、量子効率にη＝
１、再結合速度にＳ＝1000cm・S-1、Ｎ＝１×
1015cm-3、Ｅ＝120V・cm−１をとると、 RACC（11μｍ）1.3×106Vw-1 この検出器感度は、従来の出力接点を用いて得
られるフアクターの〜６倍である。 検出器端部が第２図に示されるけれども、この
検出器２０１は光導電性部材としての光導電性細
片２０３の端に変形読み出し領域（read−out
region）をもつている。第１図の実施例に於ける
ように、光導電性細片２０３は出力バイアス接点
を備えている出力側バイアス接点としての細長い
接点指状突起２０７をもつている。然しながら、
電圧接点２１１はこの指状突起２０７に隣接して
設けられる。指状突起２０７の先端に最も近い領
域では、電圧接点２１１は“乱されない”等電位
面（即ち電圧接点を有しない検出器について計算
した等電位面）の輪郭と同じ形をもつている。従
つて、この場合、指状突起２０７の近傍のバイア
ス電場の形は比較的乱されていない。 第３図に示される検出器３０１は代案の構成を
もつものである。光導電性検出部材としての細片
３０３は出力バイアス接点３０７の近傍に配置さ
れている。光導電半導体材料の部分はイオンビー
ムミーリングによつて取り除かれて、二つの対向
する細孔３１５及び３１７を生ずる。このように
して、細片３０３の幅はすぼめられる。バイアス
がこの出力側バイアス接点３０７に適用される場
合、出力側バイアス接点３０７の直ぐ近傍では電
場が歪められる。すぼめる幅は10μｍである。
細孔３１５と３１７とは類似の長さと幅をもつて
おり、バイアス電場を対称に歪める作用をする。
バイアス電場が適当に均一である場合に細片３０
３の領域、例えば第３図に示される線Ｘ−Ｘ、か
ら出力側バイアス接点３０７に向つて移動するキ
ヤリヤは到達時間の広がりを伴つて出力側バイア
ス接点３０７に到達する。導入された対象性はこ
の広がりを最小にすることを確実にする。細孔３
１５及び３１７は出力側バイアス接点３０７に隣
接する。然しながら、これらの細孔３１５，３１
７は出力側バイアス接点３０７から移しうるけれ
ども、すぼみの幅“ｄ”に較べて空間は小さくす
べきであり、そうしないと性能は悪くなる。 もう一つの代案が第４図に示されている。検出
器４０１は光導電性検出部材としての細片４０３
の端部の断面図である。出力側バイアス接点４０
７に近づくにつれて、細片４０３幅は徐々に変化
する。キヤリヤ移動時間の広がるのを最小にする
ために、輪郭は対称になつている。 第５図には高速高感度分離配列検出器が示され
ている。この検出器５０１はCMT材料又は他の
ｎ−型光導電性材料からできた光導電性検出部材
としての薄片５０３から成る。この薄片５０３の
端部に、共通の入力側バイアス接点としての金属
被覆物５０５が形成される。数個の出力側バイア
ス接点５０７（３個が示されている）が薄片５０
３の他端に設けられている。出力側バイアス接点
５０７のそれぞれは、隣りとの中心から中心のピ
ツチ約50μｍで約10μｍ幅(d)の金属指状突起とし
て形成される。この距離はCMT（８〜14μｍの材
料）中でのキヤリヤの拡散の広がりを限定するキ
ヤリヤの寿命時間の約２倍に匹敵する。このよう
にして、検出器５０１はそれぞれ約50μｍ幅(w)の
区画に効果的に分割される。然しながら、所望で
あれば出力側バイアス接点５０７間に細孔５１３
を導入することによつてこれらの区画を輪郭づけ
してもよい。 この検出器５０１について、蓄積による感度は RACC4D／πCSR0 ［但し、R0は従来の検出器のスイープアウト極
限感度 R0（２・E〓μpNt）-1 （但し、E〓は光子エネルギであり、μpはホール易
動度である）である］と推定される。 下記表１にこれらの値を示す：
【表】
第６図に代案の高速高感度検出器が示される。
この検出器６０１は光導電性検出部材としての光
導電性材料の薄片６０３から成る。環状の金属導
体６０５が入力側バイアス接点を与える。環状接
点の中心に、出力側バイアス接点としての円形盤
状の金属導体６０７が設けられる。バイアスが金
属導体６０５及び６０７に適用あれた際に生ずる
バイアス電場は円柱状の対称性を有し、金属導体
６０７の方向に収束する。金属導体６０７に近づ
くのを容易にするために検出器６０１全体に亘つ
て絶縁層を設けてもよい。次に絶縁層中の窓を介
してアクセスを設けてもよい。検出器感度の改善
を、幅ｗの従来の直線で囲まれた形状の検出器の
感度とこの環状構造の感度を比較することによつ
て評価してもよい： RACC（環状）／RACC（矩形）Ｗ／2πr1＝1.6 （但し、Ｗ＝50μｍ、及び出力バイアス収縮部の
半径r1＝5μｍ）。これは同一の材料、同一のドー
ピングと同一の厚さ、及び完全なスイープアウト
を仮定している。 上述の実施例に於いて説明した検出器は影像用
途に利用しうる。従来通り、検出器を冷却しても
よく、又遮蔽された光学的アセンブリの影像面に
独立もしくは多数並べて配置してもよい。この組
立によつて厚められた像は静止していてもよく又
走査されてもよい。後者の場合のアセンブリは、
像を各々の検出器を横切つて走査させるために、
回転ミラー又はフラツピングミラー（flapping
mirrors）もしくはこれらの両者を包含する。 二接点検出器を用いて、バイアス電流（一定の
バイアス電圧に於ける）を測定するか又はバイア
ス接点（一定のバイアス電流に於ける）間の電圧
を測定することによつて信号情報を誘導してもよ
い。一個又は二個以上の電圧接点を含む検出器を
用いてもよく、電圧接点間の電圧又は電圧接点と
出力側バイアス接点（一定のバイアス電流に於け
る）間の電圧が測定される。
この検出器６０１は光導電性検出部材としての光
導電性材料の薄片６０３から成る。環状の金属導
体６０５が入力側バイアス接点を与える。環状接
点の中心に、出力側バイアス接点としての円形盤
状の金属導体６０７が設けられる。バイアスが金
属導体６０５及び６０７に適用あれた際に生ずる
バイアス電場は円柱状の対称性を有し、金属導体
６０７の方向に収束する。金属導体６０７に近づ
くのを容易にするために検出器６０１全体に亘つ
て絶縁層を設けてもよい。次に絶縁層中の窓を介
してアクセスを設けてもよい。検出器感度の改善
を、幅ｗの従来の直線で囲まれた形状の検出器の
感度とこの環状構造の感度を比較することによつ
て評価してもよい： RACC（環状）／RACC（矩形）Ｗ／2πr1＝1.6 （但し、Ｗ＝50μｍ、及び出力バイアス収縮部の
半径r1＝5μｍ）。これは同一の材料、同一のドー
ピングと同一の厚さ、及び完全なスイープアウト
を仮定している。 上述の実施例に於いて説明した検出器は影像用
途に利用しうる。従来通り、検出器を冷却しても
よく、又遮蔽された光学的アセンブリの影像面に
独立もしくは多数並べて配置してもよい。この組
立によつて厚められた像は静止していてもよく又
走査されてもよい。後者の場合のアセンブリは、
像を各々の検出器を横切つて走査させるために、
回転ミラー又はフラツピングミラー（flapping
mirrors）もしくはこれらの両者を包含する。 二接点検出器を用いて、バイアス電流（一定の
バイアス電圧に於ける）を測定するか又はバイア
ス接点（一定のバイアス電流に於ける）間の電圧
を測定することによつて信号情報を誘導してもよ
い。一個又は二個以上の電圧接点を含む検出器を
用いてもよく、電圧接点間の電圧又は電圧接点と
出力側バイアス接点（一定のバイアス電流に於け
る）間の電圧が測定される。
第１図は出力側バイアス接点を備えた光導電検
出器の実施例の平面図、第２図は出力側バイアス
接点を備えた光導電検出器の他の実施例の一部分
のみを示した平面図、第３図は出力側バイアス接
点の近傍に一対の細孔を備えた光導電検出器の更
に他の実施例の一部のみを示した平面図、第４図
は出力側バイアス接点が形成される光導電検出器
の更に他の実施例の一部分のみを示した平面図、
第５図は複数の出力側バイアス接点を備えた光導
電検出器配列の実施例の平面図及び第６図は環状
配置の光導電検出器の実施例の平面図である。 １０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６
０１……光導電検出器、１０３，２０３，３０
３，４０３，５０３，６０３……光導電性検出部
材、１０５，５０５，６０５……入力側バイアス
接点、１０７，２０７，３０７，４０７，５０
７，６０７……出力側バイアス接点、３１５，３
１７……細孔。
出器の実施例の平面図、第２図は出力側バイアス
接点を備えた光導電検出器の他の実施例の一部分
のみを示した平面図、第３図は出力側バイアス接
点の近傍に一対の細孔を備えた光導電検出器の更
に他の実施例の一部のみを示した平面図、第４図
は出力側バイアス接点が形成される光導電検出器
の更に他の実施例の一部分のみを示した平面図、
第５図は複数の出力側バイアス接点を備えた光導
電検出器配列の実施例の平面図及び第６図は環状
配置の光導電検出器の実施例の平面図である。 １０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６
０１……光導電検出器、１０３，２０３，３０
３，４０３，５０３，６０３……光導電性検出部
材、１０５，５０５，６０５……入力側バイアス
接点、１０７，２０７，３０７，４０７，５０
７，６０７……出力側バイアス接点、３１５，３
１７……細孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 輻射線検出用の光導電検出器であつて、細片
状の細長い光導電性検出部材と、前記検出部材に
設けられ、前記検出部材に沿つて長手方向に伸び
ているバイアス電流の経路を規定すべく配置され
ている入力側バイアス接点および出力側バイアス
接点とを備え、周波数応答および分解能の低下を
防ぐべく、前記出力側バイアス接点にバイアス電
流が収束しバイアス電場が集中するように構成さ
れており、前記電流の収束と電場の集中は、前記
検出部材より横方向の幅が小さい出力側バイアス
接点の形状と、出力側バイアス接点の近傍でくび
れている前記検出部材の横断面形状のうちの少な
くともひとつに基づくものである、輻射線検出用
の光導電検出器。 ２ 前記出力側バイアス接点が前記入力側バイア
ス接点に向かつて伸張する突出部を有する特許請
求の範囲第１項に記載の検出器。 ３ 前記入力側バイアス接点が前記検出部材の一
端に設けられ、前記出力側バイアス接点が前記検
出部材の他端に設けられ前記入力側バイアス接点
に対向する特許請求の範囲第２項に記載の検出
器。 ４ 前記検出部材が、前記出力側バイアス接点の
近傍に絞りを有する特許請求の範囲第１項に記載
の検出器。 ５ 前記検出部材が、前記出力側バイアス接点の
近傍に前記絞りを形成すべく一対の対向する細孔
を有する特許請求の範囲第４項に記載の検出器。 ６ 前記細孔が、前記出力側バイアス接点に隣接
している特許請求の範囲第５項に記載の検出器。 ７ 前記検出部材が、前記出力側バイアス接点の
近傍に前記絞りを形成すべく前記出力側バイアス
接点に向かつて先細りにされている特許請求の範
囲第４項に記載の検出器。 ８ 前記出力側バイアス接点と前記入力側バイア
ス接点が互いに同心円状に配列されており、前記
出力側バイアス接点が前記入力側バイアス接点の
内側にある特許請求の範囲第１項に記載の検出
器。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8109928 | 1981-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57175224A JPS57175224A (en) | 1982-10-28 |
| JPH059945B2 true JPH059945B2 (ja) | 1993-02-08 |
Family
ID=10520772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57050886A Granted JPS57175224A (en) | 1981-03-30 | 1982-03-29 | Photoconductive detector |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57175224A (ja) |
| DE (1) | DE3211769C2 (ja) |
| FR (1) | FR2502846B1 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1488258A (en) * | 1974-11-27 | 1977-10-12 | Secr Defence | Thermal radiation imaging devices and systems |
| DE2702571C3 (de) * | 1977-01-22 | 1982-02-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Kontaktstruktur für ein Vielfach- Halbleiterbauelement |
| GB2007909B (en) * | 1977-11-04 | 1982-02-10 | Secr Defence | Method and apparatus for parallel-in to serial-out conversion |
| JPS5491196A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-19 | Toshiba Corp | Production of photoconductive array-shaped infrared detector |
| GB2019649B (en) * | 1978-04-25 | 1982-05-06 | Secr Defence | Imaging device and systems |
| JPS55158682A (en) * | 1979-05-29 | 1980-12-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photoconductive cell and manufacture thereof |
-
1982
- 1982-03-25 FR FR8205109A patent/FR2502846B1/fr not_active Expired
- 1982-03-29 JP JP57050886A patent/JPS57175224A/ja active Granted
- 1982-03-30 DE DE3211769A patent/DE3211769C2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3211769C2 (de) | 1996-05-09 |
| FR2502846B1 (fr) | 1986-08-01 |
| FR2502846A1 (fr) | 1982-10-01 |
| JPS57175224A (en) | 1982-10-28 |
| DE3211769A1 (de) | 1982-12-16 |
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