JPH06101576B2 - 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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- JPH06101576B2 JPH06101576B2 JP60036199A JP3619985A JPH06101576B2 JP H06101576 B2 JPH06101576 B2 JP H06101576B2 JP 60036199 A JP60036199 A JP 60036199A JP 3619985 A JP3619985 A JP 3619985A JP H06101576 B2 JPH06101576 B2 JP H06101576B2
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- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アモルフアスシリコン半導体型のＸ線セン
サに関する。
サに関する。
〔従来の技術〕 一般に、放射線センサは、電離作用を利用するGM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。
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つた特長を有
する。
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つた特長を有
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，ポケツト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。
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，ポケツト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。
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り、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Ｖ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り、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Ｖ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）の層中で電子と正孔対を生成し、ｉ型半導体
（２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝V/a）によりそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向つ
て動き、両電源（４），（５）の外部出力端（９），
（10）に電気信号を出力する。
体（２）の層中で電子と正孔対を生成し、ｉ型半導体
（２）の厚みをａとすると、電界Ｆ（＝V/a）によりそ
れぞれｎ型半導体（１）およびｐ型半導体（３）に向つ
て動き、両電源（４），（５）の外部出力端（９），
（10）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り
電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le,lhとす
ると、ｉ型半導体（２）の厚みａよりずつと大きくする
ことが必要になる。たとえば、Si半導体検出器ではａ≒
1cm（le,lh＝200cm）,Ge半導体検出器ではａ＝３〜5cm
（le,lh＝200cm）である。
電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le,lhとす
ると、ｉ型半導体（２）の厚みａよりずつと大きくする
ことが必要になる。たとえば、Si半導体検出器ではａ≒
1cm（le,lh＝200cm）,Ge半導体検出器ではａ＝３〜5cm
（le,lh＝200cm）である。
しかし、単結晶半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、前記単結晶半導体型放射線センサの問題点
に留意してなされたものであり、基板材料の裏面に順
次、透明導電膜,p型アモルフアスシリコンカーバイド半
導体,i型アモルフアスシリコン半導体,n型アモルフアス
シリコン半導体またはｎ型微結晶シリコン半導体および
裏面電極を形成し、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物質を配置しかつ、
前記ｉ型アモルフアスシリコンの厚みを1000〜6000Åと
したことを特徴とするアモルフアスシリコンＸ線センサ
である。
に留意してなされたものであり、基板材料の裏面に順
次、透明導電膜,p型アモルフアスシリコンカーバイド半
導体,i型アモルフアスシリコン半導体,n型アモルフアス
シリコン半導体またはｎ型微結晶シリコン半導体および
裏面電極を形成し、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物質を配置しかつ、
前記ｉ型アモルフアスシリコンの厚みを1000〜6000Åと
したことを特徴とするアモルフアスシリコンＸ線センサ
である。
〔作 用〕 したがつて、この発明によると、アモルフアスシリコン
半導体に螢光物質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り、しかも、
真性半導体層を形成するｉ型アモルフアスシリコンの厚
みをＸ線励起の発光帯に対応する1000〜6000Åにするた
め、入射するＸ線が螢光物質によりアモルフアスシリコ
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る。
半導体に螢光物質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り、しかも、
真性半導体層を形成するｉ型アモルフアスシリコンの厚
みをＸ線励起の発光帯に対応する1000〜6000Åにするた
め、入射するＸ線が螢光物質によりアモルフアスシリコ
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。
可視光を透過しやすい基板材料（11）の表面に、ニツケ
ルをドーピングした硫化亜鉛などの螢光物質（12）を配
置し、基板材料（11）の裏面に酸化インジウムや酸化す
ずなどの薄状の透明導電膜（13）を配し、その透明導電
膜（13）の上にプラズマ分解法などによるｐ型アモルフ
アスシリコンカーバイド半導体（14）およびｉ型アモル
フアスシリコン半導体（15）およびｎ型アモルフアスシ
リコン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体（16）
を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シリコン半導体（1
6）上にアルミニウムなどの薄膜電極からなる裏面電極
（17）を形成して構成される。
ルをドーピングした硫化亜鉛などの螢光物質（12）を配
置し、基板材料（11）の裏面に酸化インジウムや酸化す
ずなどの薄状の透明導電膜（13）を配し、その透明導電
膜（13）の上にプラズマ分解法などによるｐ型アモルフ
アスシリコンカーバイド半導体（14）およびｉ型アモル
フアスシリコン半導体（15）およびｎ型アモルフアスシ
リコン半導体膜またはｎ型微結晶シリコン半導体（16）
を形成し、さらに、前記ｎ型微結晶シリコン半導体（1
6）上にアルミニウムなどの薄膜電極からなる裏面電極
（17）を形成して構成される。
そして、ｐ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100〜500Åのア
モルフア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100〜500Åのア
モルフア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500Å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500Å前後の
微結晶シリコンを用いる。
さらに、真性半導体層は、アモルフアスシリコンを用い
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（400〜600nm）に依
存し、第２図に示すように、適正膜厚は1000〜6000Åで
ある。
るが、膜厚はＸ線励起による発光帯（400〜600nm）に依
存し、第２図に示すように、適正膜厚は1000〜6000Å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。
る。
第３図の破線で示すデータは、ガラス/ITO/pa-SiC/i a
−Si/n μＣ−Si/Al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。
−Si/n μＣ−Si/Al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。
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
ルフア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
ルフア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、アモルフアスシリコン半導体
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り出力
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り出力
電流をさらに増大させることができる。
したがつて、前記実施例によると、アモルフアスシリコ
ン薄膜半導体に、アモルフア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螢光物質を
配することにより、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，二次元集積型
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。
ン薄膜半導体に、アモルフア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螢光物質を
配することにより、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，二次元集積型
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。
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図の実施例の異なる点は、Ｘ線を透過
しやすい基板材料（11）′と透明導電膜（13）との間に
前記螢光物質（12）を配した点であり、その作用効果は
第１図の実施例とほぼ同様である。
しやすい基板材料（11）′と透明導電膜（13）との間に
前記螢光物質（12）を配した点であり、その作用効果は
第１図の実施例とほぼ同様である。
以上のように、この発明のアモルフアスシリコンＸ線セ
ンサによると、アモルフアスシリコン半導体に螢光物質
が配され、しかも、真性半導体層を形成するｉ型アモル
フアスシリコンの厚みがＸ線励起の発光帯に対応する10
00〜6000Åになるため、入射するＸ線を高効率に可視光
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ア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高効率に変換
することができ、きわめて高い出力電流が得られ、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
ある。
ンサによると、アモルフアスシリコン半導体に螢光物質
が配され、しかも、真性半導体層を形成するｉ型アモル
フアスシリコンの厚みがＸ線励起の発光帯に対応する10
00〜6000Åになるため、入射するＸ線を高効率に可視光
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ア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高効率に変換
することができ、きわめて高い出力電流が得られ、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
ある。
第１図はこの発明のアモルフアスシリコンＸ線センサの
１実施例の正面図、第２図はｉ層膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、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。 （11），（11）′……基板材料、（12）……螢光物質、
（13）……透明導電膜、（14）……ｐ型アモルフアスシ
リコンカーバイド半導体、（15）……ｉ型アモルフアス
シリコン半導体、（16）……ｎ型微結晶シリコン半導
体、（17）……裏面電極。
１実施例の正面図、第２図はｉ層膜厚と相対感度の関係
図、第３図はＸ線管電流と出力電流の関係図、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。 （11），（11）′……基板材料、（12）……螢光物質、
（13）……透明導電膜、（14）……ｐ型アモルフアスシ
リコンカーバイド半導体、（15）……ｉ型アモルフアス
シリコン半導体、（16）……ｎ型微結晶シリコン半導
体、（17）……裏面電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前畑 英彦 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 堀 厚生 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (72)発明者 浜川 圭弘 兵庫県川西市南花屋敷３−17―４ (72)発明者 岡本 博明 兵庫県川西市平野字上新在家779―１ 北 113 (72)発明者 魏 光普 大阪府吹田市千里山東３−６―４ 第２弘 竹荘 (56)参考文献 実開 昭53−85970（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4109271（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】基板材料の裏面に順次、透明導電膜,p型ア
モルフアスシリコンカーバイド半導体,i型アモルフアス
シリコン半導体,n型アモルフアスシリコン半導体または
ｎ型微結晶シリコン半導体および裏面電極を形成し、 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
膜との間に蛍光物質を配置し、 かつ、前記ｉ型アモルフアスシリコンの厚みを1000〜60
00Åとしたことを特徴とするアモルフアスシリコンＸ線
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60036199A JPH06101576B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP60036199A JPH06101576B2 (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 |
|---|---|
| JPS61196582A JPS61196582A (ja) | 1986-08-30 |
| JPH06101576B2 true JPH06101576B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=12463060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60036199A Expired - Lifetime JPH06101576B2 (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) | JPH06101576B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2623019B1 (fr) * | 1987-11-10 | 1990-05-11 | Thomson Csf | Dispositif de prise d'image radiologique |
| IL96561A0 (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-16 | Minnesota Mining & Mfg | Amorphous silicon sensor |
| CA2034118A1 (en) * | 1990-02-09 | 1991-08-10 | Nang Tri Tran | Solid state radiation detector |
| JP3796069B2 (ja) * | 1999-07-15 | 2006-07-12 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5997072A (ja) * | 1982-11-27 | 1984-06-04 | Toshiba Corp | 放射線検出器 |
-
1985
- 1985-02-25 JP JP60036199A patent/JPH06101576B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4109271A (en) | 1977-05-27 | 1978-08-22 | Rca Corporation | Amorphous silicon-amorphous silicon carbide photovoltaic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61196582A (ja) | 1986-08-30 |
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