JPS61196571A - 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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- JPS61196571A JPS61196571A JP60036198A JP3619885A JPS61196571A JP S61196571 A JPS61196571 A JP S61196571A JP 60036198 A JP60036198 A JP 60036198A JP 3619885 A JP3619885 A JP 3619885A JP S61196571 A JPS61196571 A JP S61196571A
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- Japan
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- amorphous silicon
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- semiconductor
- transparent conductive
- sensor
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- H—ELECTRICITY
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- H10F39/10—Integrated devices
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
- G01T1/362—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry with scintillation detectors
-
- 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
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/29—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to radiation having very short wavelengths, e.g. X-rays, gamma-rays or corpuscular radiation
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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ノ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、より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収
時間すなわち検出信号の立上り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、より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収
時間すなわち検出信号の立上り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
ものは液体窒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。
ものは液体窒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、ポケットＸ線線量計。
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、ポケットＸ線線量計。
螢光Ｘ線分析装置およびＸ線残留応力分析装置などに使
われている。
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シ、第
５図に示すように、ｎ型半導体（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
電極（４）および裏面電極（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■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シ、第
５図に示すように、ｎ型半導体（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
電極（４）および裏面電極（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■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、ｉ型半導
体（２）の臂中で電子と正孔対を生成し、ｉ５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１ｉ（４） 、 （５）の外部出力端（９
）、α０に電気信号を出力する。
体（２）の臂中で電子と正孔対を生成し、ｉ５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１ｉ（４） 、 （５）の外部出力端（９
）、α０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Ｉｅ
、ｌｈとすると、ｉ型半導体（２）の厚みａよりずっと
大きくすることが必要になる。たとえば、Ｓｉ半導体検
出器ではａ＃ １ａＩｔ（ｌｅ、１ｈ＝２００ｚ）
。
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Ｉｅ
、ｌｈとすると、ｉ型半導体（２）の厚みａよりずっと
大きくすることが必要になる。たとえば、Ｓｉ半導体検
出器ではａ＃ １ａＩｔ（ｌｅ、１ｈ＝２００ｚ）
。
Ｇｅ半導体検出器ではａ＝８〜５ａ（ｌｅ、ｌ！ｈ＝２
００ｔＭ）テある。
００ｔＭ）テある。
しかし、単結晶牛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。
この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
基板材料の裏面に多数の小面積の透明導電膜を形成し、
前記各透明導電膜上の一部を残して前記各透明導電膜上
に、順次、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半導体
膜、ｉ型アモルファスシＩＪ ：２ ン牛導体膜、 ｎ
ｍアモルファスシリコン半導体膜またはｎ型微結晶シ
リコン半導体膜および裏面電極を形成して多素子光起電
力型を構成し、前記各裏面電極の一端を隣接する素子の
前記一部残された前記透明導電膜に接続して前記各素子
を直列に接続し、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体材料を配した
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。
基板材料の裏面に多数の小面積の透明導電膜を形成し、
前記各透明導電膜上の一部を残して前記各透明導電膜上
に、順次、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド半導体
膜、ｉ型アモルファスシＩＪ ：２ ン牛導体膜、 ｎ
ｍアモルファスシリコン半導体膜またはｎ型微結晶シ
リコン半導体膜および裏面電極を形成して多素子光起電
力型を構成し、前記各裏面電極の一端を隣接する素子の
前記一部残された前記透明導電膜に接続して前記各素子
を直列に接続し、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体材料を配した
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
半導体に螢光体材料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シ、入射す
るＸ線が螢光体材料によシ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、しかも各素子が直列に接続されて
いるため、高電圧化が図れる。
半導体に螢光体材料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シ、入射す
るＸ線が螢光体材料によシ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、しかも各素子が直列に接続されて
いるため、高電圧化が図れる。
つぎにこの発明を、その１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。
Ｘ線を透過しゃすいＡＪ、Ｂｅなどの基板材料αυの裏
面に、ニッケルをドーピングした硫化亜鉛などの多数の
小面積の螢光体材料＠を配置し、その各螢光体材料（６
）の上に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの薄状のほぼ同形の透
明導電膜α口を配し、その各透明導電膜ａ３上の一部を
残して各透明導電膜（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膜α弔
およびｉ型アモルファスシリコン半導体膜ａ９および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
コン半導体膜α→を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シ
リコン半導体膜ｑＱ上にアルミニウムなどの薄膜電極か
Ｌなシ小面積の裏面電極αηを形成して多素子光起電力
型のセンサを構成し、かつ、各裏面型ｈａ？）の一端を
隣接する素子の前記一部残された透明導電膜α埠に接続
し、各素子を直列に接続したものである。
面に、ニッケルをドーピングした硫化亜鉛などの多数の
小面積の螢光体材料＠を配置し、その各螢光体材料（６
）の上に、ＩＴＯ、ＳｎＯ２などの薄状のほぼ同形の透
明導電膜α口を配し、その各透明導電膜ａ３上の一部を
残して各透明導電膜（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膜α弔
およびｉ型アモルファスシリコン半導体膜ａ９および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
コン半導体膜α→を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シ
リコン半導体膜ｑＱ上にアルミニウムなどの薄膜電極か
Ｌなシ小面積の裏面電極αηを形成して多素子光起電力
型のセンサを構成し、かつ、各裏面型ｈａ？）の一端を
隣接する素子の前記一部残された透明導電膜α埠に接続
し、各素子を直列に接続したものである。
そして、ｎ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
人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
人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極（１７）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極（１７）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１
０００〜６０００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１
０００〜６０００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−
８ｉＣ／ｉ ａ−８ｉ／ｎ μＣ−８ｉ／Ａ／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。
８ｉＣ／ｉ ａ−８ｉ／ｎ μＣ−８ｉ／Ａ／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、センサ単位面積あたりの出力電流は、Ｘ線管
電流に比例して増大するが微弱電流である。
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例であり、前記アモ
ルファスシリコンセンサに対し、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例であり、前記アモ
ルファスシリコンセンサに対し、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。
これは、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シ出力
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シ出力
電流をさらに増大させることができる。
したがって、前記実施例によると、アモルファスシリコ
ン薄膜半導体に、アモルファスシリコン半導体のスペク
ト／Ｌ／ＷＡ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、また、高純度単結晶半導体
Ｘ線センサと比べると、大面積化および一次元、二次元
検出、イメージ化の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。その上、Ｘ線による励起光を殆んど
検出光として利用でき、かつ、出力に高電圧を得られる
。
ン薄膜半導体に、アモルファスシリコン半導体のスペク
ト／Ｌ／ＷＡ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、また、高純度単結晶半導体
Ｘ線センサと比べると、大面積化および一次元、二次元
検出、イメージ化の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。その上、Ｘ線による励起光を殆んど
検出光として利用でき、かつ、出力に高電圧を得られる
。
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は、可視光を透
過しやすい基板材料Ｏυの表面に前記螢光体材料亜を配
した点であり、その作用効果は第１図す実施例とほぼ同
様であるが、とくに、螢光体材料（６）中の元素が透明
導電膜α壕に影響しなく、かつ、半導体製膜後、基板材
料αｄに螢光体材料（６）を塗布することができる。
過しやすい基板材料Ｏυの表面に前記螢光体材料亜を配
した点であり、その作用効果は第１図す実施例とほぼ同
様であるが、とくに、螢光体材料（６）中の元素が透明
導電膜α壕に影響しなく、かつ、半導体製膜後、基板材
料αｄに螢光体材料（６）を塗布することができる。
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２“）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
トル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圧が得られ、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り、Ｘ線によ
る励起光を殆んど検出光として利用でき、かつ、出力に
高電圧を得ることができる。
ンサによると、アモ２“）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
トル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圧が得られ、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り、Ｘ線によ
る励起光を殆んど検出光として利用でき、かつ、出力に
高電圧を得ることができる。
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線管電流と出力型・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。 ０１）、αυ′・・・基板材料、（２）・・・螢光体材
料、α］・・・透明導電膜、αぐ・・・ｐ型アモルファ
スシリコンカーバイト半導体膜、Ｑ９・・・ｉ型アモル
ファスシリコン半導体膜、αＱ・・・ｎ型微結晶シリコ
ン半導体膜、αη・・・裏面電極。
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線管電流と出力型・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。 ０１）、αυ′・・・基板材料、（２）・・・螢光体材
料、α］・・・透明導電膜、αぐ・・・ｐ型アモルファ
スシリコンカーバイト半導体膜、Ｑ９・・・ｉ型アモル
ファスシリコン半導体膜、αＱ・・・ｎ型微結晶シリコ
ン半導体膜、αη・・・裏面電極。
Claims (1)
- （１）基板材料の裏面に多数の小面積の透明導電膜を形
成し、前記各透明導電膜上の一部を残して前記各透明導
電膜上に、順次、ｐ型アモルファスシリコンカーバイド
半導体膜、ｉ型アモルファスシリコン半導体膜、ｎ型ア
モルファスシリコン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン
半導体膜および裏面電極を形成して多素子光起電力型を
構成し、前記各裏面電極の一端を隣接する素子の前記一
部残された前記透明導電膜に接続して前記各素子を直列
に接続し、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体材料を配したことを
特徴とするアモルファスシリコンＸ線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036198A JPS61196571A (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 |
|---|---|---|---|
| JP60036198A JPS61196571A (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 |
|---|---|
| JPS61196571A true JPS61196571A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH0476509B2 JPH0476509B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=12463031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036198A Granted JPS61196571A (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) | JPS61196571A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2004027874A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and manufacturing method of same |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036198A patent/JPS61196571A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2004027874A1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and manufacturing method of same |
| US7211880B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-05-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus and manufacturing method of same |
| KR100759644B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2007-09-17 | 샤프 가부시키가이샤 | 광전 변환 장치 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0476509B2 (ja) | 1992-12-03 |
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