(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する半導体と、この半導体の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された電荷収集電極とを備えた検出器において、前記電荷収集電極の周辺部に電荷収集電極に収集されない電荷を消滅させるための電荷注入電極を設けたことを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体を用いて放射線等を計測する放射線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体放射線検出器として、高抵抗半導体を金属電極で挟み込んだ構造（ショットキー接合）の検出器や、電極部をＰ型、Ｎ型にした検出器が知られており、例えば、図４に示すような構成となっている。
【０００３】
放射線を検出する半導体３２の上側に、バイアス電極３１が、下側には電荷収集電極３３が形成され、バイアス電極３１には逆バイアス電圧−ＨＶが加えられ、電荷収集電極３３には増幅器３４が接続されている。
【０００４】
半導体３２に放射線が入射すると、その放射線のエネルギーに相当する数の電子が発生し、この電子が電荷収集電極から取り出され、その出力信号が次の増幅器３４で増幅されることによって放射線が検出される。
【０００５】
金属あるいは低抵抗層である電極と半導体の接合面においては、通常高いポテンシャル障壁が形成され、図５のようなエネルギー準位を構成する。ここで、Ｅｆ  はフェルミ準位である。この図からわかるようにバイアス電極３１と半導体３２及び半導体３２と電荷収集電極３３の接合面ではポテンシャルの山が高くなっているので、このポテンシャルの山を越えて半導体側へ流れ込む電荷（正孔・電子）はほとんどないために、リーク電流が押さえられエネルギー分解能が高くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の放射線検出器では高線量の放射線が半導体に入射すると、一時に多くの電子が発生し、この電子が半導体中を通過して電荷収集電極に集まるが、これらのすべてがスムーズに電極から取り出されるわけではなく、電極近傍の結晶欠陥等によってトラップされて蓄積されてしまう。
【０００７】
したがって、半導体結晶内に電子が滞り、結晶内の電界が歪むので、検出器自体の計数率が低下したり、計数の時間安定性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもので、高線量の放射線が半導体に入射しても、電荷の流れの停滞を防ぎ、計数の低下を防ぐとともに、時間的に安定な放射線検出器を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の放射線検出器は、放射線を検出する半導体と、この半導体の一方に形成されたバイアス電極と、他方に形成された電荷収集電極と、前記電荷収集電極の周辺部に電荷収集電極に収集されない電荷を消滅させるための電荷注入電極とを設けたことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
半導体に放射線が入射すると、その放射線のエネルギーに相当する数の電子が発生し、半導体内部を電荷収集電極まで移動する。半導体に入射する放射線が高線量であると、一時に多量の電子が発生し、これらが電荷収集電極付近の半導体結晶欠陥でトラップされるが、電荷収集電極の周辺にはトラップされた電荷（この場合は電子）を再結合・消滅させるための電荷（この場合は正孔）を注入する電極を設けているので、この電極から注入された正孔がトラップされた電子と結合して消滅する。
【００１１】
したがって、電子の流れが停滞せず、半導体結晶内の電界は歪まないので計数の低下が発生しない。
【００１２】
【実施例】
本発明の一実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明による放射線検出器の斜視図を、図２は断面図を示す。
【００１４】
１は金（Ａｕ）等のバイアス電極、２は高抵抗ＣｄＴｅ等よりなる半導体、３は金（Ａｕ）等の電荷注入電極、４はアルミ（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）等よりなる電荷収集電極、５は増幅器である。
【００１５】
電荷注入電極３は電荷収集電極４の周辺部に広範囲に渡って形成され、電荷収集電極４は増幅器５に接続され、電荷注入電極３はグランドレベルに接地されている。なお、バイアス電極１には逆バイアス電圧−ＨＶが加えられている。
【００１６】
半導体２に電荷注入電極３を形成するには、正孔（ホール）に対してオーミックとなる無電解メッキによる方法や、高仕事関数の金属Ａｕ等のショットキー接合などで行う。
【００１７】
また、電荷収集電極４は正孔に対してショットキー接合となるＡｌ等の低仕事関数金属、あるいはｎ型領域をつくるＩｎの拡散等により形成する。
【００１８】
このようにして形成されたエネルギー準位を図３に示す。（ａ）はバイアス電極１と電荷注入電極３との間のエネルギー準位を、（ｂ）はバイアス電極１と電荷収集電極４との間のエネルギー準位を示したものである。ここでＥｆ  はフェルミ準位を示す。
【００１９】
図からわかるように、仕事関数の異なる金属を電極に用いることによって、ポテンシャル障壁の高さを変化させることができ、電荷収集電極側の正孔に対するポテンシャル障壁は高くなり、電荷注入電極側の正孔に対するポテンシャル障壁は非常に低くなることがわかる。
【００２０】
したがって、電荷収集電極４からは正孔が半導体２側へ流入することがなく、一方、電荷注入電極３からは半導体２側へ正孔が流れ込みやすくなる。
【００２１】
次に、この検出器の動作を説明する。
【００２２】
放射線が半導体２に入射すると、その放射線のエネルギーに相当する数の電子が発生し、半導体２の内部を電荷収集電極４まで移動する。
【００２３】
前述したように高線量の放射線が半導体２に入射すると、一時に多量の電子が発生して、これらの一部が電荷収集電極４付近の半導体結晶欠陥でトラップされる。
【００２４】
しかし、電荷注入電極３から正孔（ホール）が流れ込み、この正孔の移動度は小さいので、電荷収集電極４付近のトラップされた電子と結合し、空間電荷の発生を押さえ、半導体結晶内の電界の歪みを防ぐ。
【００２５】
一方、電荷収集電極４からは正孔（ホール）が流入することがないので、電荷の検出には影響を及ぼさず、エネルギー分解能の劣化も生じない。
【００２６】
このようにして電子が電荷収集電極４で検出されて増幅器５へ送られるので、増幅器５のノイズも低減される。
【００２７】
上述の実施例では、半導体２を高抵抗ＣｄＴｅ等としているが、その他ＧａＡｓ、ＨｇＩなどの化合物半導体の他、Ｓｉ、Ｇｅであっても良い。
【００２８】
そのとき、電荷収集電極には正孔に対して高いポテンンシャル障壁を持ち、電荷注入電極には正孔に対して低いポテンンシャル障壁を持つように接合を形成することが必要である。
【００２９】
以上の実施例では、検出器から検出される電荷を電子であるものとしているが、これを正孔で検出する構造としても良く、この場合には電荷収集電極には電子に対して高いポテンンシャル障壁を持ち、電荷注入電極には電子に対して低いポテンンシャル障壁を持つように接合を形成すれば良い。
【００３０】
なお、上記実施例において電荷収集電極と電荷注入電極のピッチ、大きさ等は色々変えられることができ、空間分解を高める場合には、電荷収集電極間の距離を小さくして、電荷収集電極の個数を増やせば良く、電荷収集電極の効率すなわち感度を増すためには電荷収集電極の面積割合を大きくすることが必要である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出器によれば、電荷収集電極の周辺部に電荷注入電極を設けるようにしたので、例え、高線量の放射線であっても、放射線の入射により発生する電荷の流れが停滞するようなことがなく、安定して放射線の計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の放射線検出器の概観を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の放射線検出器の断面を示す図である。
【図３】本発明の放射線検出器のエネルギー準位を示す図である。
【図４】従来の放射線検出器の断面を示す図である。
【図５】従来の放射線検出器のエネルギー準位を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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