(57)【要約】  本発明は、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）、望ましくは１原子ｐｐｂと１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度中の、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素、そして、望ましくは１原子ｐｐｂと１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度中の、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）またはＲｕとＯｓの組み合わせから製造される放射線検出器結晶である。【選択図】図１
2008529938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅと、
元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のうちの１つの元素と、
元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、またはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）との組み合わせと、
を備える化合物から形成されることを特徴とする放射線検出器結晶。
【請求項２】
元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のうちの元素は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度を有する請求項１に記載の放射線検出器結晶。
【請求項３】
元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、または元素ルテニウム（Ｒｕ）と元素オスミウム（Ｏｓ）との組み合わせは、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度を有する請求項２に記載の放射線検出器結晶。
【請求項４】
元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、または元素ルテニウム（Ｒｕ）と元素オスミウム（Ｏｓ）との組み合わせは、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度を有する請求項１に記載の放射線検出器結晶。
【請求項５】
０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅと、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のうちの１つの元素と、元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、またはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）との組み合わせと、の組み合わせから形成される結晶を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項６】
（１）０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅの混合物、
（２）固体化されるときに、浅いレベルのドナー（電子）を、前記混合物のエネルギーバンドギャップの上位に加えた第１のドーパント、
（３）固体化されるときに、深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に加えた第２のドーパントであって、ルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの１つの元素である第２のドーパント、
を有する融液を供給するステップ（ａ）と、
結晶を構成するために前記融液を固体化するステップ（ｂ）とを備えることを特徴とする放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項７】
元素ルテニウム（Ｒｕ）または元素オスミウム（Ｏｓ）の濃度は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項６に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項８】
融液は、固体化されるときに、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを加えた第３のドーパントを含み、この第３のドーパントは、ルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの他の１つの元素である請求項６に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項９】
第１のドーパントは、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素である請求項６に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１０】
第１のドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、そしてヨウ素（Ｉ）から構成されるグループから選択される元素である請求項９に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１１】
化合物における第１のドーパントの濃度は、約１ｐｐｂ原子から１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項６に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１２】
化合物における、元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、または元素ルテニウム（Ｒｕ）と元素オスミウム（Ｏｓ）との組み合わせの濃度は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項８に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１３】
結晶は、ブリッジマン法、温度傾斜凝固法、エレクトロダイナミック温度傾斜凝固法、トラベリングヒータ法、または気相輸送法のいずれかによって形成される請求項６に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１４】
ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の少なくとも１つは、ガスの存在下で実行される請求項１３に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１５】
ガスは、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ）、デュートリウム（Ｄ）のうちの少なくとも１つである請求項１４に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にエックス線およびガンマ線の検出のための放射線検出器結晶、および前記結晶の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
元素周期律表の第ＩＩＩ族および第Ｖ族の元素から形成されるドープされたリン化インジウム結晶は、例えば光ファイバ通信等に有用な半導体レーザのような高速集積回路（ＩＣｓ）、光通信装置を構成するのに使用でき、このことがこの技術分野で知られている。例えば以下の文献を参照。KM. Yu and M.C. Ridgway, Appl. Phys. Lett 37, pp. 52-54 (1998); K.M. Yu and M.C. Ridgway, Nucl. Instrum. Methods B168, pp. 65-71 (2000); 'Ruthenium: A New Thermally Stable Compensator in InP", Int. Conf. On InP and Related Material, pp. 11-15, May 1998, Tsukuba, Japan; "Ruthenium Doped High-Power 1.48 μm SIPBH  Laser", Int. Conf. On InP and Related Material, pp. 16-20, May 1999, Davos,  Switzerland; "Rutheniinn - a superior compensator of InP", A. Dadgar et aL, Applied  Physics Letters 28, December 1998; "Growth of Ru doped semi-insulating InP by low pressure metal organic chemical vapor deposition", A. Dadgar et al., Proc. of the 9th IC-MOVPE, La Jolla, CA (1998); and U.S. Patent No. 4,642,799 to Glass.しかしながら、ドープされたＩｎＰが、エックス線、ガンマ線の放射線検出に最適ではない点もまた、この技術分野で知られている。
【０００３】
その一方で、元素周期律表の第ＩＩ族および第ＶＩ族の元素から形成されるドープされたテルル化亜鉛カドミウム（ＣｄxＺｎ1-x、ここで、０≦ｘ≦１）が、放射線検出器結晶を構成するのに使用でき、このことがこの技術分野で知られている。例えば以下の文献を参照。U.S. Patent Application Publication No. US 2003/0209184 to Kazandjian et al., filed March 5, 2003; "Thermally Stimulated Current Measurement Of Traps In Detector-Grade CdTe", Barnes and Zanio, IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-23, p. 177 (1976);. "PL In High-Resistivity CdTe:In", Barnes and Zanio, J. AppL Phys. 46, p. 3959 (1975); "Evidence of Deep Donor in CdTe". Kuhn, Ossau, Waag, Bicknell-Tassius and Landwher, J. Crystal Growth, v.l 17, p. 660 (1992); and "Chlorine-Related Photoluminescence Lines In High-Resistivity Cl-Doped CdTe", Seto, Tanaka, Mase and Kawashima, J. Crystal Growth, v. 1 17, p.271 (1992).
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４６４２７９９号明細書
【０００５】
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／０２０９１８４号明細書
【０００６】
【非特許文献１】KM. Yu and M.C. Ridgway, Appl. Phys. Lett 37, pp. 52-54 (1998); K.M. Yu and M.C. Ridgway, Nucl. Instrum. Methods B168, pp. 65-71 (2000)
【０００７】
【非特許文献２】'Ruthenium: A New Thermally Stable Compensator in InP", Int. Conf. On InP and Related Material, pp. 11-15, May 1998, Tsukuba, Japan
【０００８】
【非特許文献３】"Ruthenium Doped High-Power 1.48 μm SIPBH  Laser", Int. Conf. On InP and Related Material, pp. 16-20, May 1999, Davos,  Switzerland
【０００９】
【非特許文献４】"Rutheniinn - a superior compensator of InP", A. Dadgar et aL, Applied  Physics Letters 28, December 1998
【００１０】
【非特許文献５】"Growth of Ru doped semi-insulating InP by low pressure metal organic chemical vapor deposition", A. Dadgar et al., Proc. of the 9th IC-MOVPE, La Jolla, CA (1998)
【００１１】
【非特許文献６】"Thermally Stimulated Current Measurement Of Traps In Detector-Grade CdTe", Barnes and Zanio, IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-23, p. 177 (1976)
【００１２】
【非特許文献７】"PL In High-Resistivity CdTe:In", Barnes and Zanio, J. AppL Phys. 46, p. 3959 (1975)
【００１３】
【非特許文献８】"Evidence of Deep Donor in CdTe". Kuhn, Ossau, Waag, Bicknell-Tassius and Landwher, J. Crystal Growth, v.l 17, p. 660 (1992)
【００１４】
【非特許文献９】"Chlorine-Related Photoluminescence Lines In High-Resistivity Cl-Doped CdTe", Seto, Tanaka, Mase and Kawashima, J. Crystal Growth, v. 1 17, p.271 (1992)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
（１）ＩｎＰおよび（２）ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）は、元素周期律表の異なる元素によって構成されるため、本発明者には、高速ＩＣｓや光通信装置を構成するのに使用され、ＩｎＰに適用可能なドーピング技術を、高いエネルギー放射事象を検出するための放射線検出器結晶を構成するために、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）のドーピングに使用することを、当業者が考えつかないものと思われる。さらに、本発明者に最もよく分かるのは、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）を構成することにおける適用可能性や望ましいこと、ＩＣｓや光通信装置を構成するために用いられるＩｎＰを造るために使われるドーピング技術を利用する放射線検出器結晶について、文献に記載がないということである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）と、望ましくは１原子ｐｐｂと１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度中の、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素と、そして、望ましくは１原子ｐｐｂと１０，０００ｐｐｂの間の濃度中の、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）またはＲｕとＯｓの組み合わせとから製造される放射線検出器である。
【００１７】
本発明はまた、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）と、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素と、そして元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）またはＲｕとＯｓの組み合わせとの組み合わせから製造される結晶を備える放射線検出装置である。
【００１８】
最後に、本発明はまた、（１）０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅの混合物、（２）固体化されるときに、浅いレベルのドナー（電子）を、前記混合物のエネルギーバンドギャップの上位に加えた第１のドーパント、（３）固体化されるときに、深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に加えた第２のドーパントであって、ルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの１つの元素である第２のドーパント、を有する融液を供給するステップ（ａ）と、結晶を構成するために前記融液を固体化するステップ（ｂ）とを備える放射線検出器結晶の形成方法である。
【００１９】
融液は、固体化されるときに、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に、深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを加えた第３のドーパントを含み得る。ここで、第３のドーパントはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの他の１つの元素である。
【００２０】
第１のドーパントは、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素であり得る。第１のドーパントは、Ｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒそしてＩから構成されるグループから選択される元素であり得る。
【００２１】
化合物における第１のドーパントの濃度は、１原子ｐｐｂと１０，０００原子ｐｐｂの間であり得る。化合物中の元素Ｒｕ、元素Ｏｓまたは元素Ｒｕと元素Ｏｓの組み合わせの濃度は、１原子ｐｐｂと１０，０００原子ｐｐｂの間であり得る。
【００２２】
放射線検出器結晶は、ブリッジマン法、温度傾斜凝固法、エレクトロダイナミック温度傾斜凝固法、いわゆるトラベリングヒータ法、または気相輸送法によって形成され得る。少なくともステップ（ａ）とステップ（ｂ）のうちの１つのステップは、不活性ガス存在下で実行され得る。このガスは、窒素（Ｎ）あるいはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ）またはデュートリウム（Ｄ）のような不活性ガス、または、限定されることなしに、Ｎ／Ｈ、Ｈｅ／Ｈ、Ｎｅ／Ｈ、Ａｒ／Ｈ、Ｋｒ／Ｈ、Ｘｅ／Ｈ、Ｎ／Ｄ、Ｈｅ／Ｄ、Ｎｅ／Ｄ、Ａｒ／Ｄ、Ｋｒ／Ｄ、そしてＸｅ／Ｄのガスの組み合わせであり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、エックス線、ガンマ線の放射線検出装置のための、新規かつ非自明な、半絶縁で欠陥の少ない結晶およびこの結晶を形成するための方法である。本発明は、放射線検出装置のための半絶縁のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）に関して記述される。ここで、０≦ｘ≦１の濃度またはモル分率の範囲は、ＺｎＴｅ（ｘ＝０）とＣｄＴｅ（ｘ＝１）を含むいかなるＺｎ比率をも伴うＣｄＺｎＴｅを包含する。
【００２４】
本発明によれば、単位量における不純物原子の特定の組み合わせが、高い抵抗率（半絶縁性）と優れたキャリア輸送特性をもった外因性の（例えばドープされた）ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）を確実に製造するために、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）に導入される。具体的には、２以上の異なる不純物（ドーパント）が、所望の抵抗率とキャリア輸送特性を伴うＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）を得るために、結晶の成長過程において、ゆっくりと結晶中に組み込まれる。
【００２５】
より具体的には、周期律表の第ＩＩＩ族のうちの１つの元素、すなわち、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、または第ＶＩＩ族のうちの１つの元素、すなわち、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｉ）は、１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの濃度範囲（例えば１〜１０，０００原子ｐｐｂ）におけるＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）に導入されるとともに、１ｐｐｂから１０，０００ｐｐｂの濃度範囲（例えば１−１０，０００原子ｐｐｂ）中のルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）の一方または両方に導入される。このようにして、ドーピングは、ＲｕまたはＯｓを個別に伴って、あるいは両方の組み合わせによって達成される。
【００２６】
指示されたドーパント濃度は、結果として得られるＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）結晶中においてグロー放電質量分析法 （ＧＤＭＳ）によって測定できる。結果として得られるＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）結晶は、Ｘ−Ｙによるコドープされたものとして参照される。ここで、“Ｘ”は元素Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのうちの１つの元素に等しく、そして、“Ｙ”は、元素ＲｕまたはＯｓ（例えば、Ａｌ−Ｒｕ、Ｉｎ−Ｒｕ、Ｃｌ−Ｒｕ、Ｉ−Ｒｕ、Ａｌ−Ｏｓ、Ｉｎ−Ｏｓ、Ｃｌ−Ｏｓ、Ｉ−Ｒｕ等）に等しい。あるいは、結果として得られるＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）結晶は、Ｘ−Ｙ−Ｚによるトリドープされたものとして参照される。ここで、“Ｘ”は、元素Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのうちの１つの元素に等しく、“Ｙ”は、元素Ｒｕに等しく、そして、“Ｚ”は、元素Ｏｓ（例えば、Ａｌ−Ｒｕ−Ｏｓ、Ｉｎ−Ｒｕ−Ｏｓ、Ｃｌ−Ｒｕ−Ｏｓ、Ｉ−Ｒｕ−Ｏｓ等）に等しい。
【００２７】
ここで記述される方法は、電気補償の原理上で効果を発揮する。結晶の成長中に原料に組み込まれる、カドミウム空孔のような、制御されていない量の自然欠陥や残余の不純物によるドーピングによって、真性の（ドープされていない）ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）に、典型的に低い抵抗率が付与される。これらの結晶の欠陥は、大気温度でイオン化され、導電性の、または低い抵抗率のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の結果として生ずる自由電荷のキャリア（電子または正孔）の豊富な供給をもたらす。これらのドープされていない結晶中の自由電荷のキャリアの濃度は、典型的に、その基の欠陥の濃度に比例する。欠陥はまた、その移動や、放射線検出装置内の物質の使用を制限する外部のエックス線またはガンマ線の放射線によって生成される電荷のキャリアを取り出す。
【００２８】
真性のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の中では、カドミウム空孔（空の格子）は、高濃度の正孔をＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の価電子帯に供給し、１０7Ω−ｃｍの範囲内での抵抗率を伴う物質Ｐ型（正孔による導電性タイプ）を付与する主要な自然欠陥であると一般に考えられている。この真性のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の典型的な抵抗率は、この物質中で達成可能な１０10以上の最大の抵抗率よりも少なくとも３桁小さい大きさである。自由正孔を作り出す欠陥および不純物は、アクセプタを呼ばれる。
【００２９】
反対側のサイン（すなわち電子）のチャージキャリアを作り出す不純物のゆっくりとした導入によって、電気補償現象が成し遂げられる。自由電子を結晶に供給する欠陥と不純物は、ドナーと呼ばれる。反対側のサインのドーパントの導入によって、オリジナルのドーパントの効果が補償される。結果として、自由チャージキャリアの濃度は、アクセプタとドナー欠陥の濃度の差に比例して作り出され得る。ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）中、第ＩＩＩ族の不純物（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）と第ＶＩＩ族の不純物（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）は、ドナーとしての役割を果たし、カドミウム空孔のようなアクセプタの効果を補償するために使われ得る。正味のキャリア濃度は、第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の不純物の濃度とカドミウム空孔の濃度との差に等しい。本方法において、正味のキャリア濃度は２から６の桁数で典型的に減少させられる。しかしながら、アクセプタとドナー欠陥の正確な濃度を確実にコントロールすること、そして、十分な補償（すなわち、１０10以上の高い抵抗率）がされた物質を成し遂げることは、かなり難しい。典型的に、１０6〜１０10Ω−ｃｍの範囲の抵抗率は、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）にドーピングする第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の不純物によって成し遂げられる。
【００３０】
本発明において、１または２の付加的なドーピング不純物、すなわちルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、あるいはＲｕとＯｓの組み合わせは、十分な電気補償と高抵抗率（半絶縁性）の物質を達成するために、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の成長過程の間に、第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の不純物と同時に、ゆっくりと導入される。第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のドーパントと共にこれらの１または２の付加的なドーピング不純物、これは、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）のバンドギャップの中位に近いエネルギーレベルを示すものであるが、この不純物を導入によって、十分に補償された物質が得られる。バンドギャップの中位に近い欠陥レベルの不純物原子は、ディープドーパント（ディープドナーおよびアクセプタ）を呼ばれる。この方法で、１０10Ω−ｃｍを上回る電気抵抗率を伴う半絶縁性のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）が、確実にかつ再生可能に達成される。この方法において、付加的なディープドーパント（すなわちＲｕ、Ｏｓ、またはＲｕとＯｓの組み合わせ）はアクセプタ（すなわち、カドミウム空孔）とドナー（すなわち、第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の不純物）の濃度の差によって与えられる残余のチャージキャリアを電気的に補償する。十分な濃度でのＲｕおよび／またはＯｓの導入によって、これらの深い欠陥は、アクセプタとドナーの間の直接的な補償からの残余のキャリア濃度を支配する。残余のキャリアは深い欠陥レベルに存在し、非自由キャリアは電気伝導を容易にするために残存する。その結果として、十分に補償され、理論上の最大値またはその近傍の抵抗率を有するＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）が確実に達成される。
【００３１】
アクセプタ（すなわち、カドミウム空孔）を電気的に補償することに加え、第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の不純物はまた、一般にＡセンタとして知られる不純物空孔のペアを構成するためにカドミウム空孔と結合する。具体的には、カドミウム空孔欠陥のエネルギーレベルは、Ａセンタの、より低いエネルギーレベルに移行される。新たな欠陥（Ａセンタ）の、より低いエネルギーは、チャージキャリア（正孔）の欠陥における存在時間を減少させ、外部のエックス線およびガンマ線の放射線によって生成されるキャリアの輸送特性を増加させる。その結果として、上述したような、コドープされ、またはトリドープされたＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）から組み立てられた放射線検出装置の性能が大きく改良される。
【００３２】
２またはそれ以上のドーパントの同時使用はまた、十分な補償を達成するための個々のドーパントの低い濃度の使用を可能にする。これは、ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）のキャリア輸送特性におけるドーパントの度を超えた濃度を用いる単一のドーピングスキームの悪影響を排除する。
【００３３】
半絶縁性のＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）結晶は、典型的に、ブリッジマン法、温度傾斜凝固法、エレクトロダイナミック温度傾斜凝固法、トラベリングヒータ法、若しくは、いわゆる気相輸送法によって、成長させられ、融液から固体化される。成長は、これらのどの技術によっても、高圧または低圧モードで、および水平的にまたは垂直的に実行され得る。
【００３４】
本発明によれば、前述のそれぞれの結晶成長法は一般的に、（１）ＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）の混合物、固体化されるときに、前記混合物のエネルギーギャップレベルの上位に浅いレベルのドナー（電子）を加えた第１のドーパント、そして、固体化されるときに、前記混合物のエネルギーレベルの中位に、深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを加えた第２のドーパントであって、ルテニウム（Ｒｕ）またはオスミウム（Ｏｓ）のいずれかである第２のドーパント、を有する融液を供給すること、そして（２）結晶を構成するために前記融液を固体化すること、を備える。
【００３５】
融液はまた、固体化されるときに、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを加える第３のドーパントを含み得る。ここで、第３のドーパントはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）の他方である。
【００３６】
望ましくは、第１のドーパントは元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素である。
【００３７】
成長過程中に融液からカドミウムが離脱するのを抑制するために、ガスが成長チャンバに導入され得る。このガスは、窒素（Ｎ）、またはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ）またはデュートリウム（Ｄ）のような不活性ガス、または、Ｎ／Ｈ、Ｈｅ／Ｈ、Ｎｅ／Ｈ、Ａｒ／Ｈ、Ｋｒ／Ｈ、Ｘｅ／Ｈ、Ｎ／Ｄ、Ｈｅ／Ｄ、Ｎｅ／Ｄ、Ａｒ／Ｄ、Ｋｒ／Ｄ、そしてＸｅ／Ｄのような、限定されないガスの組み合わせであり得る。さらに、これらの結晶成長法のいずれにおいても、その成長は、結晶の成分（Ｃｄ、ＺｎおよびＴｅ）の部分的な圧力制御を伴って、または伴わずに、実行され得る。本発明は、どのような結晶成長プロセスに係るドーピングにも属する。
【００３８】
図１を参照すると、上述したドーピングスキームの１つを含むＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）結晶が、一旦インゴットに形成されると、結晶のスライスまたはウエハ２が、そこから切り出され得る。ウエハ２は、その後、それぞれのピクチャエレメントまたはピクセル４が、エックス線、ガンマ線のような入射光、または、アルファ粒子若しくはベータ粒子のような入射粒子を、配列の他の全てのピクセル４から独立した電気信号に変換可能なピクセル配列に形成され得る。あるいは、ウエハ２は、入射光または入射粒子に応じて電気信号を出力する結晶となり得る。但し、この結晶は、多数の個別のピクセル４を含まない。多数のピクセル４が互いに孤立されたウエハ２の一例が図１に示される。しかしながら、二次元の結晶が所望の製造可能なサイズや形状に形成され得ることから、本発明が限定的に解釈されるべきではない。ウエハ２は、限定されない、エックス線とガンマ線の放射線事象に、検出と処理が設定された放射線検出装置６の放射線検出要素を備え得る。
【００３９】
本発明は好ましい実施形態を参照して記載されている。明らかな改良と変更が先の詳細な説明の読解に基づいて考えられる。本発明は、添付された特許請求の範囲あるいはその均等物の範囲内で生じる限りにおいて、そのような全ての改良と変更を含むものとして解釈されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明に係るＣｄxＺｎ1-xＴｅ（０≦ｘ≦１）ウエハの斜視図であり、このウエハは、間隔をあけて設けられた複数のピクセルを含む。ここで、ウエハはブロック図の形式で示される放射線検出装置を構成するものである。
【図１】
2008529938.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅと、
元素周期律表の第族または第ＶＩＩ族のうちの１つの元素と、
元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、またはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）との組み合わせと、
を備える化合物から形成されることを特徴とする放射線検出器結晶。
【請求項２】
元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のうちの元素は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度を有する請求項１に記載の放射線検出器結晶。
【請求項３】
元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、または元素ルテニウム（Ｒｕ）と元素オスミウム（Ｏｓ）との組み合わせは、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間の濃度を有する請求項１又は２に記載の放射線検出器結晶。
【請求項４】
０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅと、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族のうちの１つの元素と、元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、またはルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）との組み合わせと、の組み合わせから形成される結晶を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項５】
（１）０≦ｘ≦１であるＣｄxＺｎ1-xＴｅの混合物、
（２）固体化されるときに、浅いレベルのドナー（電子）を、前記混合物のエネルギーバンドギャップの上位に加えた第１のドーパント、
（３）固体化されるときに、深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に加えた第２のドーパントであって、ルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの１つの元素である第２のドーパント、
を有する融液を供給するステップ（ａ）と、
結晶を構成するために前記融液を固体化するステップ（ｂ）とを備えることを特徴とする放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項６】
元素ルテニウム（Ｒｕ）または元素オスミウム（Ｏｓ）の濃度は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項５に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項７】
融液は、固体化されるときに、前記混合物の前記エネルギーバンドギャップの中位に深いレベルのドナーおよび／またはアクセプタを加えた第３のドーパントを含み、この第３のドーパントは、ルテニウム（Ｒｕ）とオスミウム（Ｏｓ）のうちの他の１つの元素である請求項５に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項８】
第１のドーパントは、元素周期律表の第ＩＩＩ族または第ＶＩＩ族の元素である請求項５に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項９】
第１のドーパントは、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、そしてヨウ素（Ｉ）から構成されるグループから選択される元素である請求項８に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１０】
化合物における第１のドーパントの濃度は、約１ｐｐｂ原子から１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項５に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１１】
化合物における、元素ルテニウム（Ｒｕ）、元素オスミウム（Ｏｓ）、または元素ルテニウム（Ｒｕ）と元素オスミウム（Ｏｓ）との組み合わせの濃度は、約１原子ｐｐｂから１０，０００原子ｐｐｂの間である請求項７に記載の放射  線検出器結晶の形成方法。
【請求項１２】
結晶は、ブリッジマン法、温度傾斜凝固法、エレクトロダイナミック温度傾斜凝固法、トラベリングヒータ法、または気相輸送法のいずれかによって形成される請求項５に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１３】
ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の少なくとも１つは、ガスの存在下で実行される請求項１２に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【請求項１４】
ガスは、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、水素（Ｈ）、デュートリウム（Ｄ）のうちの少なくとも１つである請求項１３に記載の放射線検出器結晶の形成方法。
【国際調査報告】
2008529938.tif 000004
2008529938.tif 000005