(57)【要約】【課題】放射線検出器を長期に亘って電気特性（暗電流、欠陥）を維持することが可能なものとする。【解決手段】画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７と、バイアス電極７を透過した記録用の電磁波の照射により電荷を発生するａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層５と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極２と、基板１とをこの順に積層してなる放射線画像検出器において、バイアス電極７と記録用光導電層５との間に、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５）のうち少なくとも１種を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ前記特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層６を設ける。【選択図】図１
2008277600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、
前記バイアス電極または前記基準電極のうち、前記蓄電部の電荷を読出す際に、該蓄電部に対して電位が正である側の電極と前記記録用光導電層との間に、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５）のうち少なくとも１種を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ前記特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層を設けたことを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記中間層の層厚が２〜２０μｍであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記中間層と前記電位が正である側の電極との間に、正孔ブロッキング層を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
【請求項４】
前記中間層と前記正孔ブロッキング層との間に、結晶化防止層を設けたことを特徴とする請求項３記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線などの放射線撮像装置に適用して好適な放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療診断を目的とする放射線撮影において、放射線を検出して電気信号に変換する放射線画像検出器（半導体を主要部とするもの）を使用した放射線撮像装置が知られている。放射線画像検出器としては、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式からは、放射線の照射により発生した電荷を蓄電部に蓄積し、その蓄積した電荷を光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式と、放射線の照射により発生した電荷を蓄積容量に蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）などの電気的スイッチを１画素ずつＯＮ・ＯＦＦすることにより読み取る方式（以下、ＴＦＴ方式ともいう）に大別される。
【０００３】
直接変換方式の放射線画像検出器は、放射線感応型の半導体膜（記録用光導電層）の表面に形成されたバイアス電極と、基板上に形成された基準電極との間で所定のバイアス電圧を印加するとともに、半導体膜の裏面に形成された電荷収集電極で放射線照射に伴って生成した電荷を収集して放射線検出信号として取り出すことにより放射線の検出を行う構成となっており、記録用光導電層は、高い暗抵抗を有し、応答速度が優れているという利点からアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）により形成されることが多い。
【０００４】
一般に、上記電極材料は、環境安定性の観点からＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄのような仕事関数の大きな（５ｅＶ程度）金属材料が用いられることが多い。ａ−Ｓｅの仕事関数は約５．８ｅＶであり、上記電極材料との差が小さいため、ａ−Ｓｅ上に電極を形成し、電位が正となるバイアス電圧を印加すると、電極からａ−Ｓｅへ電界に助けられて注入した正孔による暗電流が生じる。一旦注入されると、これらの余分な正孔はａ−Ｓｅの高い固有抵抗をかなり超える大きな暗電流に寄与する。
【０００５】
そこで、放射線画像検出器においては正孔捕獲層を設けることが一般的に行われており、例えば特許文献１には、Ｎａ（アルカリ金属）をａ−Ｓｅにドープした層を、正バイアスを印加する側の電極から光電変換層に注入した正孔を捕獲し暗電流を低減するための正孔捕獲層（厚み０．５〜１０μｍ）として設けることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＣａＦ2（濃度０．０５〜０．５％、膜厚０．０５〜１μｍ）、ＬｉＦ2（濃度０．０５〜１０％、膜厚０．０５〜１μｍ）、ＬｉＦ（濃度０．０５〜０．５％、膜厚０．０５〜１μｍ）をａ−Ｓｅにドープした層を、正バイアスを印加する側の電極から光電変換層に注入した正孔を捕獲し暗電流を低減する正孔捕獲層として設けることが記載されている。また、正孔捕獲層に使用されるドーパントとしては、上記ＣａＦ2（アルカリ土類金属フッ化物）、ＬｉＦ、ＬｉＦ2（アルカリ金属フッ化物）以外に、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，Ｔｌなどの金属元素も同様に有効であることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１０４３５８号公報
【特許文献２】特許第３７７４４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されている正孔捕獲層は、初期の電気特性（暗電流）を満たすことは可能であるものの、長期に亘って電気特性（暗電流、欠陥）を維持することは難しかった。これは、アルカリ金属がａ−Ｓｅ中で拡散しやすく、ドープの濃度分布が経時変化したり、ドープ物質であるアルカリ金属がа−Ｓｅ界面に移動することで結晶化が生じやすくなるためであると考えられる。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている正孔捕獲層も、初期の電気的特性（暗電流：電圧印加中または電圧短絡直後）を満たすことは可能であるが、特許文献２で使用されるＣａＦ2，ＬｉＦ，ＬｉＦ2といった化合物ドーパントを、モル濃度０．０５〜１０％でドープすると、長期に亘って品質（欠陥）を維持することは難しい。
【０００９】
これは、上記の化合物ドーパントの融点が一般に８００℃以上と高いために、Ｓｅ原料に化合物ドーパントを混合した合金原料を蒸着原料とするドープ方法では、化合物ドーパントを蒸着膜中にドープする効率が低くなってしまうため、上記の化合物ドーパントは別蒸着源からの蒸着によってドープするいわゆる共蒸着法を用いる必要があり、この共蒸着によって、正孔捕獲層の母体であるａ−Ｓｅの膜中に結晶化核等の欠陥が導入されやすいためであることがわかった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、共蒸着でドープを行っても、母体であるａ−Ｓｅ膜への熱ダメージが小さく、長期に亘って電気特性（暗電流、欠陥）を維持することが可能な放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の放射線画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、前記バイアス電極または前記基準電極のうち、前記蓄電部の電荷を読出す際に、該蓄電部に対して電位が正である側の電極と前記記録用光導電層との間に、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５）のうち少なくとも１種を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ前記特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層を設けたことを特徴とするものである。上記ＳｉＯx、ＧｅＯxのｘは、より好ましくはｘ＝１であることが好ましい。
【００１２】
前記中間層の層厚は２〜２０μｍであることが好ましい。  
前記中間層の少なくとも一方の界面領域における前記特定物質の濃度が、前記界面に向かうに従って１．５桁／１μｍ以下の割合で低下することが好ましい。
【００１３】
前記中間層と前記電位が正である側の電極との間には、正孔ブロッキング層を設けることが好ましい。この場合、前記中間層と前記正孔ブロッキング層との間には、結晶化防止層を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放射線画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極と、該バイアス電極を透過した前記記録用の電磁波の照射により電荷を発生する、ａ−Ｓｅを主成分とする記録用光導電層と、前記発生電荷を蓄積する蓄電部と、複数の基準電極と、基板と、をこの順に積層してなる放射線画像検出器において、前記バイアス電極または前記基準電極のうち、前記蓄電部の電荷を読出す際に、該蓄電部に対して電位が正である側の電極と前記記録用光導電層との間に、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５）のうち少なくとも１種を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ前記特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層を設けたので、長期に亘って電気特性を維持することが可能である。
【００１５】
特に、中間層の層厚を２〜２０μｍとすることにより、中間層の特定物質濃度が低くても充分に正孔捕獲が可能であるため、暗電流を低く抑えながら同時に感度を良好なものとすることができる。
【００１６】
また、中間層の少なくとも一方の界面領域における特定物質の濃度を、界面に向かうに従って１．５桁／１μｍ以下の割合で低下するようにすることで、界面における特定物質の結晶化を有効に抑制することができるので、電気特性をさらに長期間に亘って維持することが可能である。
【００１７】
さらに、中間層と電位が正である側の電極との間に、正孔ブロッキング層を設けることにより、中間層における特定物質の濃度が低い場合の正孔捕獲能力不足を補うことができ、暗電流をより抑制することができる。このような態様とすることにより、中間層の特定物質量を増やす場合より、ａ−Ｓｅに対する熱ダメージが少なく、耐久性に優れた放射線画像検出器とすることができる。
【００１８】
この場合、中間層と正孔ブロッキング層との間に、結晶化防止層を設けることにより、正孔ブロッキング層を積層する際の中間層に対する熱ダメージを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
放射線画像検出器には、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光をａ−Ｓｅ等の光伝導性層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式があるが、本発明の放射線画像検出器は前者の直接変換方式にも、後者の間接変換方式にも適用することが可能である。なお、放射線としてはＸ線の他、γ線、α線などについて使用することが可能である。  
また、本発明の放射線画像検出器は、いわゆる光読取方式にも、また、ＴＦＴ方式にも用いることができる。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器について説明する。図１は、本発明の一実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図１に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と画素電極と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２、電子ブロッキング層３、結晶化防止層４、記録用光導電層５、中間層６、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７がこの順に積層されたものである。
【００２１】
アクティブマトリクス層の拡大断面図を図５に示す。アクティブマトリクス層２は、図５に示すように各画素毎に対応してＴＦＴ５１と蓄積容量５２が形成されており、各ＴＦＴ５１の出力ラインは不図示の信号検出手段に接続される。また各ＴＦＴ５１の制御ラインは不図示のＴＦＴ制御手段に接続されている。蓄積容量５２は、基板１上に、下部電極５３、絶縁層５４、上部電極５５および電荷収集電極５６がこの順に積層されて構成されるものである。ここで、蓄積容量５２の上部電極５５のうち、下部電極５３に対向した領域は電荷が誘起（蓄積）される領域であり、蓄電部に相当する。また、下部電極５３は、バイアス電極７に対する基準電位となるための電極で、基準電極に相当する。
【００２２】
この放射線画像検出器１０は、バイアス電極７と基準電極との間に電界を形成している際に、記録用光導電層５にＸ線が照射されると、記録用光導電層５内に電荷対が発生し、この電荷対の量に応じた潜像電荷がアクティブマトリクス層２内の蓄電部に蓄積されるものである。蓄積された潜像電荷を読み取る際には、アクティブマトリクス層２のＴＦＴを順次駆動して、各画素に対応した潜像電荷に基づく画像信号を出力ラインから出力させて、この画像信号を信号検出手段により検出することにより、潜像電荷が担持する静電潜像を読み取ることができる（蓄電部の電荷を読出す際に、この蓄電部に対して電位が正である側の電極はバイアス電極）。
【００２３】
バイアス電極７は、Ｘ線に対して透過性を有するものであればよく、例えば金薄膜等を用いることができる。記録用光導電層５は、ａ−Ｓｅを主成分とするもので、アルカリ金属でドーピングされていてもよい。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有する意味である。
【００２４】
基板１としては、ガラス、ポリイミド、ポリカーボネート、厚さ０．1ｍｍ程度のＳＵＳ金属板にＳｉＯ２等の絶縁性薄膜を形成したフレキシブル基板等を用いることができる。電子ブロッキング層３は、層内または層界面で、画素電極から記録用光導電層５に注入される電子を阻止または捕獲するための層であり、Ｓｂ2Ｓ3、Ａｓ2Ｓｅ3、Ａｓ2Ｓ3、ＣｄＳｅ等の無機物や、ＰＶＫ、正孔輸送分子を添加したポリカーボネート（ＰＣ）等の有機膜等を用いることができる。電子ブロッキング層の層厚は０．０５〜５μｍ程度が好ましい。
【００２５】
結晶化防止層４としては、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素を３〜４０％、好ましくは１０〜３３％含むａ−Ｓｅ層であって、好ましくは厚み０．０５〜０．３μｍのａ−Ｓｅ層、あるいはポリカーボネート膜などの有機膜等を用いることができる。結晶化防止層を設けることによって、記録用光導電層５との界面における記録用光導電層５の結晶化を抑制することができる。
【００２６】
中間層６は、特定物質として、アルカリ金属フッ化物、アルカリ土類金属フッ化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５、好ましくはｘ＝１）のうち少なくとも１種を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつこの特定物質をａ−Ｓｅに対して０．００３〜０．０３モル％含む層である。特定物質の濃度が０．００３モル％よりも低い場合には暗電流を抑制することができず、０．０３モル％よりも高い場合には長期に亘って品質を維持することが困難となる。
【００２７】
中間層６の層厚は、所望の捕獲電荷量に応じて適宜選択することが可能であるが、とりわけ２〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。中間層６の層厚を２μｍ以上とすることにより特定物質の濃度が０．００３モル％程度であっても正孔捕獲機能を充分なものとすることができる。一方、中間層６の層厚を２０μｍ以下とすることにより、Ｘ線感度低下を抑制することができる。
【００２８】
中間層６に含有される特定物質が中間層６と接する電極７との接合界面に集中すると、経時によりこの界面に結晶化が生じやすくなる。これは、界面の残存水分と特定物質が反応して特定物質のアルカリ金属やアルカリ土類金属、あるいはＳｉやＧｅが単離することが原因として考えられる。このため、電極７との界面領域における特定物質の濃度は、電極７との界面に向かうに従って１．５桁／1μｍ以下、より好ましくは０．５〜１．５桁／１μｍ以下の割合で低下させることが好ましい。これにより、特定物質がａ−Ｓｅ中を拡散して前記界面領域に到達する時間が延び、寿命を延ばすことができる。
【００２９】
このような濃度分布とするためには、中間層の母体であるＳｅの蒸着源と、中間層に含有される特定物質の蒸着源を別にして、かつ同時に蒸着する共蒸着法を利用して製造することができる。例えば、母体であるＳｅの蒸着レートは一定とし、特定物質の蒸着源温度は、時間に対して適宜制御することで、層厚方向の前記特定物質の濃度分布を作ることができる。また、蒸着源シャッター、さらに基板シャッターを利用することで、中間層の層厚方向における境界を明瞭にし、中間層に隣接する別層（例えば結晶化防止層）の機能の阻害を防ぐことができる。
【００３０】
なお、中間層６の上部領域、下部領域あるいは中間層の層内全域には、正孔捕獲能力を失わない範囲で、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉなどをドープしてもよい。
【００３１】
図１に示すように中間層６は記録用光導電層５に直接接して設けることが好ましい。記録用光導電層５と中間層６は、ともにａ−Ｓｅを母体としており、接合界面ではａ−Ｓｅの結合の連続性が高く、従って電子走行性に対する障壁も小さい。従って、中間層６は記録用光導電層５に直接接して設けることにより、記録用光導電層５の内部で発生した電子を、記録用光導電層５と中間層６の相接する界面領域に蓄積させることなく、電極７へ掃き出させることができる。
【００３２】
上記の電子ブロッキング層、結晶化防止層、記録用光導電層、バイアス電極は抵抗加熱蒸着、共蒸着などの公知の方法によりそれぞれ設けることができる。
【００３３】
図２は、本発明の別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。なおこの図２において、図１中の構成要素と同等の構成要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する（以下、同様）。図２に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と画素電極とからなるアクティブマトリクス層２、中間層６、記録用光導電層５、結晶化防止層４、電子ブロッキング層３、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７がこの順に積層されたものである。
【００３４】
図２に示す放射線画像検出器は、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極がＴＦＴからなる読み取り回路と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２（詳細にはアクティブマトリクス層内の基準電極）であり、従って中間層６はこのアクティブマトリクス層２と記録用光導電層５との間に設けられている。なお、電気読取方式の場合、実際には電荷収集電極よりも基板側ではａ−Ｓｅ等の光導電層は配置されないため、中間層６が基準電極と電荷収集電極の間に設けられることはなく、電荷収集電極と記録用光導電層５との間に設けられることとなる。
【００３５】
図３は、本発明のさらに別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図３に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２、電子ブロッキング層３、結晶化防止層４、記録用光導電層５、中間層６、正孔ブロッキング層８、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７がこの順に積層されたものである。
【００３６】
図３に示す放射線画像検出器は、図１に示す放射線画像検出器において、中間層６と画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７との間に正孔ブロッキング層８が設けられたものである。
【００３７】
正孔ブロッキング層８は、正孔はブロッキングして電子は通す層であって、Ｓｂ2Ｓ3、ＣｅＯ2等の無機膜や、電子輸送性分子（例えばＴＮＦ（トリニトロフルオレノン））を添加したＰＣ等の有機膜等を用いることができる。Ｓｂ2Ｓ3を使用する場合には、Ｓｂ2Ｓ3の成膜条件にも依存するが、正孔ブロッキング層としての層厚は０．１〜１μｍ程度が好ましい。Ｓｂ2Ｓ3膜が正孔ブロッキング層として機能するのは、主に、Ｓｂ2Ｓ3層と相接するａ−Ｓｅ層との界面が電気的障壁になるためと推定される。一方、Ｓｂ2Ｓ3膜自身は電子を捕獲する局在準位を多く有する性質が強いので、層厚が２μｍを超えると膜中を電子が通過できず、正孔ブロッキング層としては適さなくなる。このため、正孔ブロッキング層としては１μｍ以下、特に０．５μｍ以下が好ましい。一方、膜厚が薄いと膜剥がれが起き易くなるため、Ｓｂ2Ｓ3の膜厚は０．１μｍ以上が好ましい。
【００３８】
また、バイアス電極の材料を、Ｓｂ2Ｓ3よりも小さな仕事関数を有する材料（具体的にはＡｕ，Ａｌ）とし、Ｓｂ2Ｓ3層と相接する電極層との界面で電位障壁を形成することで、Ｓｂ2Ｓ3層の正孔ブロッキング機能をより強くすることが好ましい。以上より、Ｓｂ2Ｓ3の層厚を２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下と薄くすると、電子ブロッキング膜としての性質よりも正孔注入を阻止する整流性接触の性質の方が上回り、正孔ブロッキング層として使用することができる。なお、ＣｅＯ2の場合には０．０１〜０．０３μｍ程度が好ましく、電子輸送性分子を添加したＰＣ等の有機膜の場合には０．０５〜０．３μｍ程度が好ましい。
【００３９】
このように、正孔ブロッキング層を中間層とバイアス電極（蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極）との間に積層することで、中間層における特定物質の濃度が低い場合の正孔捕獲能力不足を補うことができ、暗電流を抑制することができる。従って、正孔ブロッキング層を設ける場合には、中間層の特定物質濃度は、０．００３〜０．０３モル％程度に抑えることが可能である。このような態様とすることにより、中間層の特定物質量を増やす場合より、熱ダメージが少なく、耐久性に優れる放射線画像検出器とすることができる。
【００４０】
図４は、本発明のさらに別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図４に示す放射線画像検出器１０は、基板１上にＴＦＴからなる読み取り回路と蓄積容量とからなるアクティブマトリクス層２、電子ブロッキング層３、結晶化防止層４、記録用光導電層５、中間層６、結晶化防止層４、正孔ブロッキング層８、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７がこの順に積層されたものである。
【００４１】
図４に示す放射線画像検出器は、図３に示す放射線画像検出器において、結晶化防止層４を中間層６と正孔ブロッキング層８との間にさらに設けたものである。このように中間層６と正孔ブロッキング層８との間に結晶化防止層４を設けることによって、正孔ブロッキング層８を積層する際の中間層６に対する熱によるダメージを抑制することが可能となり、耐久性に優れた放射線画像検出器とすることができる。
【００４２】
図６は、蓄電領域に蓄積した電荷を、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器の構成を示す概略断面図である。図６に示す放射線画像検出器１０は、基板１上に線状電極１１（基準電極に相当、以下基準電極という）、読取用光導電層１２、蓄電部１３、記録用光導電層５、中間層６、画像情報を担持した記録用の電磁波を透過するバイアス電極７がこの順に積層されたものである。図６に示す放射線画像検出器においては、蓄電部の電荷を読出す際に、蓄電部に対して電位が正である側の電極はバイアス電極７および基準電極１１である。
【００４３】
この放射線画像検出器は読出用線状光源を線状電極に直交する方向に走査することにより放射線画像を読み出すことができるものである。
【００４４】
光読取方式の放射線画像検出器の別の構成を図７に示す。図７に示す放射線画像検出器は、図６に示す放射線画像検出器において、中間層６と電極７との間に正孔ブロッキング層８を設けたものである。なお、図７に示す放射線画像検出器においては、蓄電部１３の電荷を読み出す際には、蓄電部１３に負の電荷が蓄積されている状態となっている。そして、バイアス電極７と基準電極１１とは、読み出す際、短絡されているため、基準電極１１も、蓄電部１３を読み出す際には蓄電部１３に対して電位が正となっている。従って、基準電極１１と記録用光導電層５との間（より詳細には基準電極１１と読取用光導電層１２との間）に中間層６を設けた態様としてもよい。あるいは両方に中間層を設ける態様としてもよい。
【００４５】
正孔ブロッキング層８の層厚はＳｂ2Ｓ3を使用する場合には、０．１〜０．５μｍが好ましい。０．１μｍよりも膜厚が薄いと膜剥がれが起き易くなる。一方、Ｓｂ2Ｓ3の層厚を０．５μｍ以下と薄くすることにより、電子ブロッキング膜としての性質よりも正孔注入を阻止する整流性接触の性質の方が上回り、正孔ブロッキング層として使用することができる。
【００４６】
正孔ブロッキング層を中間層とバイアス電極との間に積層することで、中間層における特定物質の濃度が低い場合の正孔捕獲能力不足を補うことができ、暗電流を抑制することができる。従って、正孔ブロッキング層を設ける場合には、中間層の特定物質濃度は、０．００３〜０．０３モル％程度に抑えることが可能である。このような態様とすることにより、中間層の特定物質量を増やす場合より、熱ダメージが少なく、耐久性に優れる放射線画像検出器とすることができる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１−１５、比較例１−９）
図１に示す放射線画像検出器を以下のように作製した。  
スイッチングＴＦＴと蓄積容量が配列された基板上に、２μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ2Ｓ3）からなる電子ブロッキング層を形成した。次に、Ａｓを３％含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して層厚０．１５μｍの結晶化防止層を形成した。続いて、Ｎａを１０ｐｐｍ含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して、層厚２００μｍの非晶質Ｓｅからなる記録用光導電層を形成した。
【００４８】
続いて、中間層としてＬｉＦを含有したａ−Ｓｅ層を共蒸着により成膜した。これは、まず、Ｔａボートに入ったＳｅ原料を蒸発させ、Ｓｅの蒸着レートが１μｍ／分で安定化した後、適当量のＬｉＦ原料の蒸発を開始した。ＬｉＦ原料をＡｌ2Ｏ3坩堝にいれ、タングステン・フィラメントで坩堝を加熱し（タングステン・フィラメントへの投入電流量を時間に対して適宜調節することにより、実施例１〜１５、比較例２〜９とした）、所定時間の共蒸着の後、ＬｉＦ用ボートおよびＳｅ用ボートの蒸気を同時にセルシャッターでカットし、下記表１に示す厚みを有する中間層を形成した（中間層の層厚は蒸着時間を調整することによった。なお、比較例１においては、この中間層を設けなかった）。
【００４９】
さらに、中間層の上に、Ａｕを蒸着により成膜して、層厚０．１μｍのバイアス電極を形成した。最後に、バイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続し、ＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して放射線画像検出器を完成させた。
【００５０】
なお、アモルファスＩＺＯ層が設けられた５ｃｍ角ガラス基板にも、同時プロセスで上記と同様の構成で同様の膜を形成して、下記の暗電流およびＸ線感度を測定するためのリファレンス用検出器とした。
【００５１】
（高温加速試験前後の画像欠陥の測定）
・ ＴＦＴ画素サイズ；１５０μｍ
・ 加速試験；４０℃―３ヶ月間（加速試験温度を４０℃として、加速試験時間を適宜変えて実験を行ったところ、３ヶ月間の加速試験経時で、画像欠陥の増加に違いが識別できたので、本条件を評価に用いた。）
・ 電界印加；バイアス電極に＋２ｋＶ印加後６０ｓ後測定
上記で作製した放射線画像検出器を用いて、上記条件における加速試験経時前後の画像欠陥数の相対変化を算出した。加速試験経時前後画像の画像欠陥の数は、まずバイアス電極に＋２ｋＶ印加後、６０ｓの時点でのオフセット画像を取得し、このオフセット画像の濃度揺らぎ分散の５倍を超える異常濃度画素を欠陥画素と見なし、その異常画素の総数を欠陥画素数として算出した。加速試験後の欠陥画素数を比較例１に対する相対値として表１に示す。
【００５２】
（暗電流、Ｘ線感度の測定）
前記リファレンス用検出器の上部電極に＋２ｋＶを印加するとともに、ＩＺＯ層に電流計を接続し、暗電流、Ｘ線感度を読み出した。暗電流は、バイアス電圧印加後６０ｓの電流値を計測した。Ｘ線感度は、バイアス電界を６００ｓ印加した後、管電圧２８ｋＶ（Ｍｏ管球）、管電流８０ｍＡ、Ｍｏフィルター３０μｍ、Ａｌフィルター２ｍｍを通したＸ線を７１０ｍｓｅｃ照射し、収集電荷量を測定してＸ線感度とした。各サンプルの暗電流とＸ線感度を比較例１に対する相対値として表１に示す。
【００５３】
（中間層の層厚の測定）
放射線画像検出器における中間層の層厚測定は、Ｓｉ基板上に同時に成膜したＳｅ膜中に添加してあるＬｉの濃度分布を、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）を用いて測定し、中間層における最大Ｌｉ濃度の１０％の値を有する互いに最も離れた２つの界面で挟まれた領域の長さを計測することで求めた。ＳＩＭＳ分析に用いる１次イオンとして酸素イオンを用い、Ｌｉの深さ方向分布測定をＬｉが検出限界下限値に達するまで実施した。ＳＩＭＳ測定終了後、測定によってできたクレータの深さを、触針式表面段差計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｐ−１０）を用いて直接測定して求め、ＳＩＭＳデータ終点の値として平均換算した。
【００５４】
ＳＩＭＳの測定条件を表２に示すとともに、ＳＩＭＳによる実施例１３のＬｉ濃度分布測定例を図８に示す。図８に示すように、実施例１３の中間層における最大Ｌｉ濃度はおおよそ５５０ｐｐｍで、この１０％の値を有する互いに最も離れた２つの界面で挟まれた領域の長さは４．２μｍである（なお、図８では表面に近い側の１０％値は殆ど縦軸に重なった状態である）。
【００５５】
（中間層の特定物質濃度の測定）
中間層のＬｉＦ濃度は、中間層における最大ＬｉＦ濃度の１０％の値を有する互いに最も離れた２つの界面で挟まれた領域の平均Ｌｉ濃度（モル）とした。具体的には、前記２つの界面で挟まれた領域の全Ｌｉカウント数を積分し、中間層の膜厚で割り、得られた単位膜厚あたりの平均Ｌｉカウント数を、後述の感度補正方法に従ってＬｉ濃度に換算し、平均Ｌｉ濃度（モル）を得た。すなわち、ＬｉＦのモル濃度は、Ｌｉの濃度を持ってＬｉＦ濃度とし、Ｆ（ハロゲン）の測定濃度値がＬｉのそれに対して低くてもよいものとした。なお、感度の補正方法は以下とした。
【００５６】
感度補正方法：感度補正用にＳｅ，ＬｉＦを含むサンプルを準備し、まずＩＣＰ-ＭＳ分析でＳｅ，Ｌｉ濃度を定量した。次に同一サンプルをＳＩＭＳ分析し、Ｓｅ，Ｌｉ濃度がＳＩＭＳ分析値に一致するように感度補正係数を求めた。この感度補正係数をもとに、所定サンプルのＬｉ濃度分布を定量した。
【００５７】
なお、ここではＬｉＦ濃度は平均Ｌｉ濃度（モル）として定量したが、Ｆ（ハロゲン）の濃度分布はＬｉと同様にしてＳＩＭＳによって測定することができる。この場合には、ＳＩＭＳ分析に用いる１次イオンはＣｓイオンを用いる。
【表１】
2008277600.tif 000003
【００５８】
【表２】
2008277600.tif 000004
【００５９】
表１から明らかなように、中間層として、ＬｉＦ濃度を０．０３％以下含有する実施例１〜１５では、加速試験前後での画像欠陥の増加率が比較例６〜９に対して有意に少なかった。また、ＬｉＦ濃度を０．００３％以上含有する実施例１〜１５では、比較例１〜５に比して暗電流が有意に少なかった。さらに、中間層の層厚が２μｍ以上である実施例２〜４は、層厚が０．２μｍである実施例１に対し、暗電流が特に少なかった。また、中間層の層厚を２０μｍ以下とした実施例１〜４、５〜８、１０〜１３は、中間層の層厚が５０μである実施例４、９、１５に対し、Ｘ線感度が有意に高かった。
【００６０】
以上のことから明らかなように、本発明の放射線画像検出器は、正バイアスを印加する側の電極と記録用光導電層との間に、ＬｉＦ（アルカリ金属フッ化物）を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層が設けられているので、暗電流の増加を防ぐとともに、経時による画像欠陥の増加を防ぐことができる。
【００６１】
（実施例１６−１８）
図３に示す放射線画像検出器を以下のように作製した。  
スイッチングＴＦＴと蓄積容量が配列された基板上に、２μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）からなる電子ブロッキング層を形成した。次に、Ａｓを３％含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して層厚０．１５μｍの結晶化防止層を形成した。続いて、Ｎａを１０ｐｐｍ含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して、層厚２００μｍの非晶質Ｓｅからなる記録用光導電層を形成した。
【００６２】
次に、ＬｉＦを含有したａ−Ｓｅ層を共蒸着により成膜した。まず、Ｔａボートに入ったＳｅ原料を蒸発させ、Ｓｅの蒸着レートが１μｍ／分で安定化した後、適当量のＬｉＦ原料の蒸発を開始した。ＬｉＦ原料をＡｌ2Ｏ3坩堝にいれ、タングステン・フィラメントで該坩堝を加熱し（タングステン・フィラメントへの投入電流を適宜変更することにより実施例１６〜１８とした。）、所定時間の共蒸着の後、ＬｉＦ用ボートおよびＳｅ用ボートの蒸気を同時にセルシャッターでカットし、約５μｍ厚の中間層を形成した（中間層の層厚は蒸着時間を調整することによった）。
【００６３】
続いて、中間層の上に、０．３μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ2Ｓ3）からなる正孔ブロッキング層を形成した。正孔ブロッキング層の上に、Ａｕを蒸着により成膜して、層厚０．１μｍのバイアス電極を形成した。最後に、バイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続し、ＴＦＴアレイＸ線電荷変換膜基板に周辺の駆動回路を実装して放射線画像検出器を完成させた。  
また、（実施例１−１５、比較例1−９）と同様にしてリファレンス用検出器を作製した。上記と同様して加速試験後の画像欠陥数と暗電流を評価した。結果を表３に示す。
【表３】
2008277600.tif 000005
【００６４】
表３から明らかなように、実施例１６〜１８に示す放射線画像検出器は、正孔ブロッキング層であるＳｂ2Ｓ3層を、中間層と正バイアス電極との間に積層しているので、中間層のドーパントの濃度が０．００３〜０．０３モル％と低く、さらに中間層の膜厚が０．２μｍと薄い場合の正孔捕獲能力不足を補い、暗電流を抑制することができた。これは、正孔ブロッキング層であるＳｂ2Ｓ3の層厚が０．３μｍと薄いため、電子ブロッキング膜としての性質よりも正孔注入を阻止する整流性接触の性質の方が上回るためと考えられる。正孔捕獲層のドープ量を増やすと製造工程における熱ダメージが大きくなって耐久性が問題となるが、正孔ブロッキング層を設けることによって、ドープ量を増やす必要がなくなる。
【００６５】
（実施例１９−３３，比較例１０−１７）
図６に示す光読出方式の放射線画像検出器を以下のように作製した。  
ＩＺＯからなる線状電極が配列された基板上に、１０μｍの層厚のａ−Ｓｅからなる読取用光導電層を形成した。次に、Ａｓ2Ｓｅ3原料を蒸着により成膜して層厚１μｍの非晶質Ａｓ2Ｓｅ3からなる蓄電層を形成した。続いて、Ｎａを１０ｐｐｍ含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して、層厚２００μｍの非晶質Ｓｅからなる記録用光導電層を形成した。
【００６６】
次に、ＬｉＦを含有したａ−Ｓｅ層を共蒸着により成膜した。これは、まず、Ｔａボートに入ったＳｅ原料を蒸発させ、Ｓｅの蒸着レートが１μｍ/分で安定化した後、ＬｉＦ原料の蒸発を開始した。ＬｉＦ原料をＡｌ2Ｏ3坩堝にいれ、タングステン・フィラメントで坩堝を加熱し、約７分間の共蒸着の後、ＬｉＦ用ボートおよびＳｅ用ボートの蒸気を同時にセルシャッターでカットし、中間層を形成した。
【００６７】
続いて、中間層の上に、Ａｕを蒸着により成膜して、層厚０．１μｍのバイアス電極を形成し、最後に、このバイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続し、ＩＺＯからなる線状電極基板に読み出し回路を実装した。
【００６８】
（加速試験前後の画像欠陥の測定）
・ ＩＺＯ線状電極ピッチ（画素サイズ）；５０μｍ
・ 加速試験経時；４０℃―３ヶ月間
・ 電界印加；バイアス電極に−２ｋＶ印加後６０ｓ後測定
上記で作製した放射線画像検出器を用いて、上記条件における加速試験経時前後の画像欠陥数の相対変化を算出した。加速試験経時前後画像の画像欠陥の数は、まずバイアス電極に−２ｋＶ印加後、上部電極を短絡し、線状光源の線状電極に直行する方向で走査を行ってオフセット画像を取得する。このオフセット画像における濃度揺らぎ分散の５倍を超える異常濃度画素を欠陥画素と見なし、その異常画素の総数を欠陥画素数として算出した。加速試験後の欠陥画素数と加速試験前の欠陥画素数の比を比較した。
【００６９】
（Ｘ線感度の測定）
放射線画像検出器のバイアス電極に−２ｋＶを２Ｓ間印加、その間に管電圧２８ｋＶ（Ｍｏ管球）、管電流８０ｍＡ、Ｍｏフィルター３０μｍ、Ａｌフィルター２ｍｍを通したＸ線を７１０ｍｓｅｃ照射し、Ｘ線画像を蓄電部に蓄積した。この時のＸ線の照射領域を検出器中央の１／３領域のみとする（図９）。その後バイアス電極を短絡して、短絡後１〜５Ｓ間に画像を読み取った。Ｘ線が照射された領域の信号量をＸ線感度とした（図１０）。
【００７０】
（Ｘ線潜像に誘起された正孔注入電流の測定）
Ｘ線照射パターンの上流（先に読み出された領域）には、Ｘ線照射量に依存した負（Ｘ線信号と極性が逆）のオフセット量の加算が生じる（以後、上流尾引きとする）。これは、蓄電部に電子を蓄積した状態でバイアス電極を接地すると、接地されたバイアス電極が、蓄電部に対して正の電位となり、バイアス電極から正孔が注入され、その暗電流が検出されることによると考えられる。蓄電部に電子が蓄積していることが内部電界の起源なので、現象は上流にのみ起きる。
【００７１】
放射線画像検出器のバイアス電極に−２ｋＶを２Ｓ間印加、その間に管電圧２８ｋＶ（Ｍｏ管球）、管電流８０ｍＡ、Ｍｏフィルター３０μｍを通したＸ線（Ａｌ  ２ｍｍフィルターなし）を７１０ｍｓｅｃ照射し、Ｘ線画像を蓄電部に蓄積する。この時のＸ線の照射領域を検出器中央の１／３領域のみとする（図９）。その後バイアス電極を短絡して、短絡後１〜５Ｓ間に画像を読み取る。Ｘ線が照射された領域の上流のオフセット領域の中央値を上流尾引き量とした（図１０）。結果を表４に示す。なお、各サンプルの加速試験後の画像欠陥数、上流尾引き量、Ｘ線感度は比較例１に対する相対値として示した。
【表４】
2008277600.tif 000006
【００７２】
表４から明らかなように、中間層として、ＬｉＦ濃度を０．０３％以下含有する実施例１９〜３３では、加速試験前後での画像欠陥の増加率が比較例１４〜１７に対して有意に少なかった。また、ＬｉＦ濃度を０．００３％以上含有する実施例１９〜３３では、比較例１０〜１３に比して上流尾引きが有意に少なかった。さらに、中間層の層厚が２μｍ以上である実施例２０〜２３は、層厚が０．２μｍである実施例１９に対し、上流尾引きが特に少なかった。また、中間層の膜厚を２０μｍ以下とした実施例１９〜２２、２４〜２７、２９〜３２は、中間層の層厚が５０μｍである実施例２３、２８、３３に対し、Ｘ線感度が有意に高かった。
【００７３】
以上のことから明らかなように、本発明の放射線画像検出器は、蓄電部の電荷を読み出す際に、該蓄電部に対して電位が正であるバイアス電極と記録用光導電層との間にＬｉＦ（アルカリ金属フッ化物）を含有するａ−Ｓｅ層であって、かつ特定物質の濃度が０．００３〜０．０３モル％である中間層が設けられているので、上流尾引きの増加を防ぐとともに、経時による画像欠陥の増加を防ぐことができる。
【００７４】
なお、蓄電部を読み出す際に、該蓄電部に対して電位が正である電極がバイアス電極であるとして説明したが、本実施例においては、蓄電部を読み出す際には、蓄電部に負の電荷が蓄積されている状態となっている。そして、バイアス電極と基準電極とは、読み出す際、短絡されているため、基準電極も、蓄電部を読み出す際には該蓄電部に対して電位が正となっている。したがって、基準電極と記録用光導電層との間（より詳細には基準電極１１と読取用光導電層１２との間）に前記中間層を設けた場合も、上記の効果を得ることができる。上記中間層をどちらか一方だけ設けても良いし、二つの中間層を同時に設けても良い。
【００７５】
（実施例３４−３６）
図７に示す放射線画像検出器を以下のように作製した。  
ＩＺＯ線状電極が配列された基板上に、１０μｍの層厚のａ−Ｓｅからなる読取用光導電層を形成した。次に、Ａｓ2Ｓｅ3原料を蒸着により成膜して層厚１μｍの非晶質Ａｓ2Ｓｅ3からなる蓄電層を形成した。続いて、Ｎａを１０ｐｐｍ含有したＳｅ原料を蒸着により成膜して、層厚２００μｍの非晶質Ｓｅからなる記録用光導電層を形成した。
【００７６】
次に、ＬｉＦを含有したａ−Ｓｅ層を共蒸着により成膜した。まず、Ｔａボートに入ったＳｅ原料を蒸発させ、Ｓｅの蒸着レートが１μｍ/分で安定化した後、ＬｉＦ原料の蒸発を開始した。ＬｉＦ原料をＡｌ2Ｏ3坩堝にいれ、タングステン・フィラメントで坩堝を加熱し（タングステン・フィラメントへの投入電流を適宜変更することにより実施例３４〜３６とした。）、所定時間の共蒸着の後、ＬｉＦ用ボートおよびＳｅ用ボートの蒸気を同時にセルシャッターでカットし、中間層を形成した（中間層の層厚は蒸着時間を調整することによった）。
【００７７】
さらに、０．３μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ2Ｓ3）からなる正孔ブロッキング層を形成した。最後に、正孔ブロッキング層の上に、Ａｕを蒸着により成膜して、層厚０．１μｍのバイアス電極を形成し、さらに、このバイアス電極の上に電圧印加ケーブルを接続しＩＺＯ線状電極基板に読み出し回路を実装した。上記と同様して加速試験後の画像欠陥数と上流尾引きを評価した。結果を表５に示す。
【表５】
2008277600.tif 000007
【００７８】
表５から明らかなように、実施例３４〜３６に示す放射線画像検出器は、正孔ブロッキング層であるＳｂ2Ｓ3層を、中間層と、蓄電部を読み出す際に、該蓄電部に対して電位が正である電極との間に積層しているので、中間層のドーパントの濃度が０．００３〜０．０３モル％と低く、さらに中間層の膜厚が０．２μｍと薄い場合の正孔捕獲能力不足を補い、上流尾引きを抑制することができた。これは、正孔ブロッキング層であるＳｂ2Ｓ3の層厚が０．３μｍと薄いため、電子ブロッキング膜としての性質よりも正孔注入を阻止する整流性接触の性質の方が上回るためと考えられる。正孔捕獲層のドープ量を増やすと製造工程における熱ダメージが大きくなって耐久性が問題となるが、正孔ブロッキング層を設けることによって、ドープ量を増やす必要がなくなる。
【００７９】
以上の実施例１〜３６では、特定物質としてＬｉＦ（アルカリ金属フッ化物）のみを例示したが、他のアルカリ金属フッ化物やアルカリ金属酸化物、アルカリ金属土類フッ化物、アルカリ金属土類酸化物、ＳｉＯx、ＧｅＯx（ｘはともに０．５≦ｘ≦１．５、好ましくはｘ＝１）も同様に用いることができる。上記の特定物質は、沸点がほぼ１３００℃以下で、Ｓｅに対する熱ダメージがほぼ同等であり、さらにａ−Ｓｅ中にあって正孔を捕獲する局在準位を形成する点でもほぼ同等である。また、ａ−Ｓｅ中では分子状で存在すると考えられ、ａ−Ｓｅ中を拡散しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図
【図２】本発明の別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図
【図３】本発明のさらに別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図
【図４】本発明のさらに別の実施の形態である放射線画像検出器の構成を示す概略断面図
【図５】アクティブマトリクス層の拡大断面図
【図６】本発明の光読取方式の放射線画像検出器の構成を示す概略断面図
【図７】本発明の光読取方式の放射線画像検出器の別の構成を示す概略断面図
【図８】ＳＩＭＳによる中間層内のＬｉ濃度分布を示すグラフ
【図９】光読取方式の検出器のＸ線感度測定に用いた画像における照射領域を示す概略図
【図１０】光読取方式の検出器のＸ線感度測定に用いた画像における照射領域を示す概略図
【符号の説明】
【００８１】
１    基板
２    アクティブマトリクス層
３    電子ブロッキング層
４    結晶化防止層
５    記録用光導電層
６    中間層
７    バイアス電極
８    正孔ブロッキング層
10    放射線画像検出装置
11    線状電極
12    読取用光導電層
13    蓄電部
51    ＴＦＴ
52    蓄積容量
【図１】
2008277600.tif 000008
【図２】
2008277600.tif 000009
【図３】
2008277600.tif 000010
【図４】
2008277600.tif 000011
【図５】
2008277600.tif 000012
【図６】
2008277600.tif 000013
【図７】
2008277600.tif 000014
【図８】
2008277600.tif 000015
【図９】
2008277600.tif 000016
【図１０】
2008277600.tif 000017