(57)【要約】圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を含む検出素子と；使用時に検出素子に作用することにより、その内部に所定の応力パターンと、したがって圧電効果による所定の電界とを発生させるように配列された応力誘起素子と；を含む半導体検出装置が開示されている。これらの原理を具体化させた半導体検出装置の製造方法及び操作方法も開示されている。
2015531862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を含む検出素子と；
使用時に該検出素子に作用することにより、該検出素子内に所定のパターンの応力と、したがって所定の電界とを発生させるように配列された応力誘起素子と；
を含む半導体検出装置。
【請求項２】
前記応力誘起素子が、使用時に機械的に前記検出素子に作用することにより、該検出素子内に機械的応力パターンを発生させるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記応力誘起素子が、前記検出素子内に固有の予応力を誘起することにより、該検出素子内に機械的応力パターンを発生させるように構成されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記応力誘起素子が、前記検出素子内に機械的応力パターンを発生させるように該検出素子と機械的に係合する支持基板を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記応力誘起素子が、前記検出素子と協調的に配置されることで使用時に選択的に該検出素子と機械的に係合し、該検出素子に力を加え該検出素子内に機械的応力パターンを発生させる加力手段を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記加力手段が、前記検出素子に押し付けられたときに所定の性質の応力パターンを発生させるための適切な凹凸パターン配置を有する形状表面構造を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項７】
前記応力誘起素子が、使用時に圧電検出素子内に所定の可変応力パターンを誘起することにより、該圧電検出素子内に意図的に所定の可変電界パターンを発生させるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記検出素子が平面検出素子である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記検出素子が画素化検出素子である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記応力誘起素子が、小画素効果を少なくとも補完し、又は高める応力パターンを誘起するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記検出素子が所定の反復ピッチの微小画素化パターンを有し、前記応力誘起素子が同じ反復ピッチの微小応力パターンを発生させるように構成されている、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出素子が、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、テルル化水銀カドミウム、テルル化亜鉛水銀及びそれらの合金、ヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、臭化ランタン、臭化トリウムから選択される１つ又は複数の化合物半導体を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。 
【請求項１３】
前記検出素子が結晶質のCd1-(a+b)MnaZnbTeを含み、ここにa + b < 1であり、a及び／又はbは0とすることができる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を有する少なくとも１つの検出素子を含む検出装置を提供する工程と；
該検出素子を操作して該検出素子に所定の応力パターンを誘起し、したがって所定パターンの電界を誘起する工程と；
を含む、検出装置の操作方法。
【請求項１５】
所定の応力パターンを誘起する前記工程が、応力誘起素子を前記検出素子に機械的に作用させることにより該検出素子に機械的応力パターンを発生させる工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
所定の応力パターンを誘起する前記工程が、検出器を準備する工程を含み、該検出器内に固有の予応力を誘起することにより該検出器内に機械的応力パターンを発生させる、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
所定の応力パターンを誘起する前記工程が、機械的応力パターンを前記検出素子内に発生させるように該検出素子と機械的に係合する支持基板に検出器を配置する工程を含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
検出装置を操作している間、少なくとも１つの圧電半導体検出層を有する検出素子を組み込む工程と：
適切に制御された応力パターンと、該応力パターンに基づく適切に制御されたパターン化電界とを発生させることにより検出器の電気的挙動を加減する工程と；
を含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
適切に制御された応力パターンと、該応力パターンに基づく適切に制御されたパターン化電界とを発生させることにより、前記検出器の特定の領域において検出器の性能を加減する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記検出器が画素化検出器である、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定パターンを画素スケールで発生させる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
所定パターンのひずみを誘起させてパターン化電界を発生させることにより、画素化検出器における小画素効果を補完する工程を含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を有する少なくとも１つの検出素子を含む検出装置を提供する工程と；
使用時に該検出素子に作用することにより、該検出素子内に所定パターンの応力と、したがって所定の電界とを発生させるように配列された応力誘起素子を該検出素子に結合させる工程と；
を含む、検出装置の製造方法。
【請求項２４】
応力誘起素子を前記検出素子に結合させる前記工程が、前記検出素子に機械的に作用することにより、前記検出素子に機械的応力パターンを発生させるように構成されている応力誘起素子を提供する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
応力誘起素子を前記検出素子に結合させる前記工程が、前記検出素子内に固有の予応力を誘起することにより該検出素子内に機械的応力パターンを発生させる検出器を準備する工程を含む、請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項２６】
応力誘起素子を前記検出素子に結合させる前記工程が、前記検出器を該検出素子と機械的に係合している支持基板上に配置し、該検出素子内に機械的応力パターンを発生させるようにする工程を含む、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検出装置、半導体検出装置の操作方法及び／又は製造方法に関する。特に本発明は、好適には、放射線検出用半導体検出器に関し、特にＸ線及び／又はガンマ線などの高エネルギ電磁放射線検出器などの高エネルギ物理へ応用するための半導体検出器に関する。特に本発明は、好適には、分離してアドレスされた複数の領域又は画素を画定する検出領域を有する半導体検出装置に関し、この場合に検出器は画素化検出器である。
【０００２】
半導体ベースの検出装置は、様々な用途の放射線検出に広く用いられている。
【０００３】
近年、半導体検出装置用、特に高エネルギへ応用するための半導体材料代替化合物の使用が増加している。これには、例えばテルル化カドミウム型（テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、テルル化水銀カドミウム、テルル化亜鉛水銀及びそれらの合金などを含む）の半導体などのII-VI族半導体、及びヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、臭化ランタン、臭化トリウムなどの他の化合物半導体を含む検出装置などが含まれる。例えば、バルク単結晶テルル化カドミウム、ＣＺＴ、ＣＭＴ、臭化ランタン及び臭化トリウム半導体は、とりわけ手荷物検査、医用画像及び宇宙探査などに応用されるＸ線及びガンマ線検出器に有用であると知られている。テルル化水銀カドミウム、テルル化亜鉛水銀、及びヒ化ガリウムインジウムは特に赤外線に有用である。
【０００４】
検出器材料領域にわたる、分離してアドレス可能な複数の個々の素子を画定し、典型的には面積変調入射放射線を面積変調光電応答に変換する画素化構造を有する検出器材料を含む画素化放射線検出器構造は、近年ますます応用されている。その原理は、例えばシリコン、又はデジタル写真、光学若しくは赤外分光法などで用いる電荷結合素子（ＣＣＤ）をベースとした他の半導体、及びＸ線又はＣＴ撮影などへの応用を例とする高エネルギへ応用されている。
【０００５】
例えば、適当な接触面に実装可能な小画素（例えば200μm〜1mmピッチ）の二次元複数配列を画定する半導体検出素子を含む検出装置が提供され、それによりそれぞれの画素素子が、例えばバンプ接続によりそれぞれの画素から信号を増幅する適当なASICに分離してアドレスされる。
【０００６】
そのような小画素装置は、既知の「小画素効果」の利点を享受することができる。単純な平行平面の装置において、電荷は厚さ方向に一様に分布する。複数の小画素装置において電荷分布は、より非線形になる傾向がある。小画素効果は、どのように電荷信号が正極接触面に誘起されるかに影響を与え、装置に高密度解像度をもたらしやすい。特に接触面の設計対厚さ及び接触面の大きさ対厚さを考慮すると、それぞれの画素の正極接触面に局所的にかけられる電荷の形状が小画素効果を制御する鍵である。画素化装置では、小画素効果が利用され高められる装置を開発することが一般的に望ましいと認められている。
【０００７】
本発明の第一の態様に従って、
少なくとも１つの圧電半導体材料よりなる能動検出層を含む検出素子と；
使用時に検出素子に作用し、所定の応力パターンを検出素子内に発生させ、その結果として所定の電界を発生させるように配列された応力誘起素子と；
を含む半導体検出装置が提供される。
【０００８】
本発明のこの態様は、特定の操作機構に限定されるものではないが、所定の電界は、特に圧電効果によって及び／又は内因性欠陥の影響を適切に制御することで発生され得ることに留意されたい。したがって本発明は、装置の電気的挙動を加減するために、例えば検出素子固有の圧電特性を制御された方法で利用することにより及び／又は内因性欠陥の影響を適切に制御することにより、使用時に検出素子内にパターン化電界を発生させることを可能にするよう本質的に適合された装置を広義に含む。特に、所定パターンの応力の付加により所定の様々な電界を発生させることで、検出器の性能を特定の領域で異なって調整できる電子及び正孔の様々な電気輸送特性が可能となる。
【０００９】
応力誘起素子は、使用時に少なくとも検出器領域表面の一部にわたって作用し、それにより使用時にパターン化された可変電界を発生させることで選択的にその特性を調整する。それは直接力若しくは圧力を加えてひずみを発生させることで機械的に、使用時に直接力を加えることで能動的に若しくは機械的予応力により受動的に、又は別の方法では構造内にひずみを作ることで間接的に調整し、例えば材料応力を生み出す温度変化を誘起することにより、検出素子内若しくは検出素子と他の装置部品との間の熱膨脹差を利用し、それにより本発明の原理から逸脱することなく静的に又は動的に変化する材料応力を発生させる。むしろ、本発明の要点は、方法のいかんを問わず、使用時に、制御された選択的な所定パターンの応力を発生させ、その応力に応じて制御された選択的所定パターンの電界を発生させることである。
【００１０】
多くの半導体検出器材料、特に化合物半導体から製造される検出器材料は、圧電特性を示すことが既知である。従来、そのような検出素子の圧電特性は、潜在的な問題と考えられてきた。実用的な装置において、検出器材料よりなるいかなる能動層でも通常、支持基板、ハウジング、ＡＳＩＣなどの接触装置のような様々な他の層と機械的関係にある必要がある。圧電半導体材料は通常、バンプ接続などの適当な実装工程により実装される。半導体検出素子中に誘起されたひずみは、実装による予応力の影響の結果であっても、使用中に発生した応力の結果であっても、例えば機械的に、熱膨脹等の影響下で、装置内にその操作に有害な電界を制御されていない態様で発生させる。
【００１１】
このような検出素子の圧電特性の有害な側面を緩和又は調整するために、従来技術においては各種の解決策が試みられている。例えば、検出器性能の向上のために、アニーリング後の製造段階で、機械的に又は音響的に加えられた負荷応力を作用させることができる。製造中や使用中の誘起応力を軽減するために、バンプ接続や実装工程を調整することができる。圧電特性が、そのような検出素子の機能に影響を及ぼすことが知られている。しかしながら、圧電特性による影響は、従来技術では緩和又は調整されるべき望まれない有害な影響と見なされている。
【００１２】
対照的に、本発明に従い、潜在的に有害であり避けるべきもの又は改善措置により対処すべきものと以前は考えられていた検出素子の特性を活用することにより、とりわけ使用時に所定の応力パターンを圧電検出素子内に意図的に誘起して所定の可変電界パターンを圧電検出素子内に意図的に発生させ、それにより装置の操作に有利となる性能を、所定の応力パターンを適切に選択することにより、制御された態様で生じさせることができる。  
【００１３】
所定の応力パターンは、所望のパターン化電界を選択的に発生させるために使用され、検出素子の特定の領域の装置応答を調整し、例えばエッジ効果などの局所的な有害な影響を緩和し、又は局所的な好影響を高める。
【００１４】
所定の応力パターンを、軽減、調整、又は緩和するのとは対照的に、意図的に誘起することで、圧電効果をとりわけ意図的に使用中に誘起する。制御された応力及び圧力は検出器への圧電効果を利用し検出器の性能を向上させる。応力は電気的欠陥、電界及び圧電効果に影響を与え、バンドギャップ並びに表面欠陥の濃度及びエネルギ、２つの電極の間の電界形状、並びに電子及び正孔の移動度ライフタイムの調整をし、漏洩電流、伝導特性、及び検出器のガンマ線検出能の向上の制御につなげる。
【００１５】
制御された機械的応力を装置（金属接触／接触面／半導体）に又は装置の縁側から加えることで、ユーザーは内因性欠陥濃度及び／又はエネルギを制御及び調整することができ、より良い電荷の補償及びそれによる装置を通る電界形状の向上につながる。エネルギ分解能（ＦＷＨＭ）と効率の観点から、これは装置の性能を制御及び／又は向上させることができる。制御された応力は、画素化検出器だけでなく平面検出器にも付加できる。
【００１６】
しかしながら好適な実施形態において、検出素子は画素化検出素子であり、誘起応力パターンは選択的に発生され、少なくとも小画素効果を補完する／高める。
【００１７】
この好適な実施形態において、検出素子は画素化検出器を含み、少なくとも一方向に、好適には正方配列のように二次元に分離してアドレスされた複数の部分要素を画定する（例えば、既知の接触手段、絶縁体などの適切な配列により）。画素化検出器構造はよく知られており、本発明は特定の画素のパターンに限定されるものではない。
【００１８】
応力誘起素子は所定の応力パターンを発生させるように構成されており、結果としてそのような画素化装置の小画素効果を補完するような所定の電界パターンを発生させる。例えば、所定パターンが画素スケールで発生される。
【００１９】
特に好適な実施形態において、画素は少なくとも一方向に均一な間隔で配置されているため、画素は反復距離又は反復ピッチを画定し、そして所定パターンは画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンである。好適には、画素は二次元配列を含み、そして所定パターンは二次元画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンである。
【００２０】
このようにして発生された電界は画素スケールのパターン、及び例えば画素ピッチにより繰り返すパターンを有する場である。例えば画素は二次元配列を含み、そして電界パターンは二次元画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンである。
【００２１】
そのような電界パターンは、画素スケールによる画素への小画素効果を調整・制御するために利用できる。例えば、装置を小画素効果及び結果として生じる装置の解像度の恩恵を高めるように製造でき、及び／又は本来であれば小画素効果に支障をきたす他の装置の変更による影響を緩和するために、装置内で利用することができる。
【００２２】
好適な実施形態において、検出素子は微小画素化パターンを有する。応力誘起素子は、同じ反復ピッチの微小応力パターンを発生させるように構成されている。
【００２３】
本発明は、広義には、パターン化応力を誘起することで圧電検出素子内の圧電効果による適切なパターン化電界を発生させる応力誘起素子の形成を提供することに関する。本発明は、本発明の特定の実施態様により、又は応力誘起素子の特定の構成により限定されるものではない。
【００２４】
一実施形態において、応力誘起素子は、使用時に検出素子に対して機械的に作用することにより、適当な機械的応力パターンを検出素子内に発生させるように構成されている。使用時に検出素子に対して機械的に作用させ得る応力誘起素子は、直接的にそのように作用させることができ、あるいは他の構造、例えば別の能動層、受動層、基板層又は装置ハウジングとの係合を介して作用させることもできる。
【００２５】
他の実施形態において、応力誘起素子は、例えば装置に予応力を誘起するための装置構造の一部であってもよく、本発明はこの点で、そのような活性を有する個別の素子及び検出素子自体に固有の予応力を提供することの両方を含み、それにより検出素子自体が応力誘起素子となることもある。
【００２６】
本発明の実施形態としては、応力誘起素子は固有の予応力を検出素子内に発生させるように構成されており、適切な応力パターンを発生させる実施形態、及び／又は応力誘起素子が使用中に、例えばユーザー制御下で変形力を力学的に加える実施形態が想定できる。応力パターンを一定の方法で又は領域毎に、例えば選択的ユーザー制御下で誘起できる。例えば画素化された場合、応力を力学的に均一に広い領域にわたり又は必要に応じて画素毎に発生できる。
【００２７】
応力誘起素子は、検出素子が適当な予応力パターンで実装される１つ又は複数の基板層、検出素子が実装され加力手段からの外力が付加され次第適当な応力パターンを発生させるように構成されている基板層、及び使用中に検出素子に選択的に作用し適当な応力パターンを発生させるように構成されている分離的加力手段を含むと想定できる。
【００２８】
可能な一実施形態において、装置は適切な所定の応力パターンを使用中に発生させるように機械的に検出素子に係合された支持基板を含み、例えば適切な応力パターンを発生させる予応力を誘起するために検出素子に結合されているか、及び／又は外力が付加され次第、要求された応力パターンを固有に発生させるように構成されている。
【００２９】
例えば基板は凹凸パターン配置を含む適当にパターン化された平面基板、ディンブルやピンなどの組み合わせなどであり、選択的に検出素子に接触する接触表面を与える。そのようなパターン化表面基板は、例えばパターン化予応力を誘起するように検出素子に結合され及び／又は、使用時に加力手段に作用されるように配置され、例えばその反対表面へ圧力をかけると検出素子内に応力パターンを誘起するように配置される。
【００３０】
追加的又は代替的な方法として、検出素子を、使用時に選択的に検出素子と機械的に係合する加力手段と協調的に配置することで、検出素子に力が加わりパターン化応力を検出素子内に発生させることができる。更に、例えば、加力手段は検出素子に押し付けられたとき、所定の性質の応力パターンを発生させるための適当な凹凸パターン配置を有する形状表面構造を含むこともできる。
【００３１】
追加的又は代替的な方法として、形状表面をこの方法で使用するために、加力手段基板又は分離的加力手段は、検出素子と機械的に係合可能であり、かつ選択的に電界を基板／加力手段に印加しその内部に機械的変形を引き起こす手段と共に提供される別の圧電素子を含み、それにより所定の機械的パターン化応力を検出素子に付加する。
【００３２】
これら代替方法のいずれかにおいても、潜在的に複雑な、機械的応力パターンが発生可能であり、特に応力パターンは検出器の各領域を個別的に制御することで、例えば好適な実施形態では各画素を個別的に制御することで発生可能である。
【００３３】
追加的又は代替的な方法として、応力誘起素子は検出素子に機械的に係合しなくとも作用し、本来であれば応力を検出素子構造内に生成する。例えば、使用時に応力を発生させるために、検出素子と検出素子が実装される基板との間及び／又は検出素子の層の間のような、検出素子と他の装置部品との間の熱膨脹差が利用され得る。そのような基板又は層を適切に選択することにより、及び使用中の装置に温度変動の制御を適用するための手段を提供することにより、使用中に検出素子に応力パターンを誘起する追加機構が提供される。
【００３４】
例えば応力誘起素子は、検出素子の周囲に温度変化をもたらす熱源を含むことができ、検出素子内の熱膨脹差又は検出素子と検出素子が実装される装置基板、別の装置層などの他の装置部品との間の熱膨脹差を利用することで応力を誘起する作用を含むことができる。
【００３５】
考えられる配置において、一方向に応力を誘起するために膨張差係数及び熱効果を使用することができ、そして別方向に応力を誘起するために負荷機械力を使用することができる。
【００３６】
好適な実施形態において、加力手段は定常状態の荷重条件を発生させるために、使用時に静圧を発生するように構成されている。他の実施形態において、加力手段は更に、動的に変化する圧力を加えるように構成されている及び／又は差圧を装置の様々な領域に加えるように構成されている。
【００３７】
本発明に従い、様々な応用が装置に見込まれ、特に複数の少画素を含む画素化装置が望まれるような用途を含む好適な実施形態においてなどがある。適当な分野としては、放射線検出の分野、高分解能分光法の分野、及び医療用ＣＴなどの高計数率大面積検出器が要求される分野への応用などが含まれる。しかしながら、本発明は特定の用途によって限定されるものではない。
【００３８】
本発明は圧電効果が利用できる材料から製造された検出素子で、所定の応力パターンを発生し、それらから製造された検出素子の電気的挙動を制御する、例えば、小画素効果を調節する検出素子に適用できる。
【００３９】
多くの化合物半導体材料などが適当な圧電特性を示す。これらには例えばテルル化カドミウム型（テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、テルル化水銀カドミウム、テルル化亜鉛水銀及びそれらの合金などを含む）の半導体などのII-VI族半導体、及びヒ化ガリウム、ヒ化ガリウムインジウム、臭化ランタン、臭化トリウムなどの他の化合物半導体が含まれる。本発明の半導体素子を構成する材料は、好適には１つ又は複数の上記の圧電半導体を含む。
【００４０】
半導体検出素子を構成する材料は、特に好適にはテルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、ゲルマニウム、臭化ランタン、臭化トリウムから選択される。II-VI族半導体で特に記載したものは、この点で特に好適である。半導体検出素子を構成する材料は、好適にはテルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）及びそれらの合金から選択され、例えば結晶質のCd1-(a+b)MnaZnbTeを含み、ここにa + b < 1であり、a及び／又はbは0であってもよい。
【００４１】
半導体検出素子は単結晶として、例えばバルク単結晶として形成された少なくとも１つの層を含むことができる（本明細書におけるバルク結晶とは、少なくとも500 μm、好適には少なくとも1 mmの厚さであることを示す）。
【００４２】
本発明の更なる態様に従い、検出装置の操作方法は：
圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を有する少なくとも１つの検出素子を含む検出装置を提供する工程と；
検出素子を操作して検出素子内に所定の応力パターンを誘起し、したがって所定パターンの電界を誘起する工程と；
を含む。
【００４３】
本方法は特に好適には、本発明の第一の態様に従う装置の操作方法であり、概して類似の原理を具体化させるので、本方法の好適な特性は、本明細書で上述の本発明の第一の態様の装置に関する好適な特性との類推により理解される。
【００４４】
特に本方法は、検出装置を操作している間、少なくとも１つの圧電半導体検出層を有する検出素子を組み込む工程と、適切に制御された応力パターンを発生させる工程を含み、そして応力パターンに基づいて圧電効果により並びに内因性欠陥の濃度及び／又はエネルギの影響を制御することにより、適切に制御されたパターン化電界が生成され、検出器の電気的挙動を加減できるようにし、特に検出器の特定の領域において検出器の性能を加減する。
【００４５】
好適な実施形態において、少なくとも一方向に、好適には二次元配列に検出素子は分離してアドレスされた複数の部分要素に分けられるので、検出器は画素化検出器であり、応力誘起方法の工程は所定パターンのひずみを誘起してパターン化電界を発生させることにより、使用時の画素化検出器における小画素効果を補完する工程を含む。例えば所定パターンは画素スケールである。
【００４６】
好適な実施形態において、画素は少なくとも一方向に均一な間隔で配置されているため、画素は反復距離又は反復ピッチを画定し、そして所定応力パターンは画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンとして適用される。好適には、画素は二次元配列を含み、そして所定応力パターンは二次元画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンとして適用される。
【００４７】
このようにして発生された電界は画素スケールのパターン、及び例えば画素ピッチにより繰り返すパターンを有する場である。例えば画素は二次元配列を含み、そして電界パターンは二次元画素ピッチと同じピッチで繰り返す反復パターンである。
【００４８】
第二の態様における本方法の他の好適な特性は、本発明の第一の態様の装置に関する考察との類推により理解される。
【００４９】
本発明の第三の態様に従い、検出装置の製造方法は：
圧電半導体材料よりなる少なくとも１つの能動検出層を有する少なくとも１つの検出素子を含む検出装置を提供する工程と；
使用時に検出素子に作用することにより、検出素子内に所定パターンの応力と、したがって所定の電界とを発生させるように配列された応力誘起素子を検出素子に結合させる工程とを含む。本発明のこの態様は特定の操作機構に限定されるものではないが、所定の電界は、特に圧電効果によって及び内因性欠陥の変動影響を制御することで発生されると指摘されている。
【００５０】
応力誘起素子は便宜的に構成及び配置されているので、使用時に機械的に検出素子に作用し適当な機械的応力パターンを検出素子内部に発生させ、また一実施形態において、応力誘起素子は機械的に検出素子に作用し力を検出素子に付加するために設置された外力付加手段である。他の実施形態において、応力誘起素子は装置構造の一部であり、装置に予応力を誘起することなどもでき、本発明はこの点で、そのような活性を有する個別の素子及び検出素子自体に固有の予応力を提供することの両方を含み、それにより検出素子自体が応力誘起素子となることもある。
【００５１】
本方法は特に好適には、本発明の第一の態様に従う装置の製造方法であり、概して類似の原理を具体化させるので、本方法の好適な特性は、本明細書で上述の本発明の第一の態様の装置及び本発明の第二の態様の方法に関する好適な特性との類推により理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
本発明を例示としてのみ、添付図面を参照して説明する。
【図１】平面検出器に利用した制御された圧力系を示す図であり、圧力が加えられた面は：ａ）接触／接触面／半導体面、ｂ）検出器の縁側である。
【図２】接触面に付加された様々な圧力下での平面検出器の57Coガンマ線検出能を示すグラフ表示である。
【図３】接触面に付加された様々な圧力下での平面検出器のエネルギ分解能（ＦＷＨＭ）及び最大値と最小値の比（P/V）を示すグラフ表示である。
【図４】接触面に付加された様々な圧力下での平面検出器の電圧=300Vにおける漏洩電流を示すグラフ表示である。
【００５３】
図１ａ及び１ｂは制御された応力系を示す図である。本実施例において応力は平面検出器（２）及び接触面（図１ａ）又は縁側（図１ｂ）のいずれかに付加される。検出器（２）はテルル化カドミウム又はテルル化カドミウム亜鉛型などの圧電材料であって、一実施例においてはCdTeであり、金属接触（４）と共に２つの対向面それぞれに提供される。
【００５４】
応力は接触面（図１ａ）又は縁側（図１ｂ）のいずれかの２つの対向面それぞれに配置された剛性板（６）（セラミック、金属又はプラスチックなど）を介して付加される。応力を均一に装置表面全体に付加するために、応力は高誘電率で高抵抗性の軟質層（８）（シリコンゴムや異方性テープなどを含む異方性層など）を通して付加した。圧力計（１０）を、板（６）の１つと高誘電率層（８）の間に挟み、検出器に付加された圧力を測定するために使用する。高誘電率層と板をクランプ又は微動ネジステージで支える（示されてはいない）。本実施例における応力を、制御された静圧により矢印の方向に生成した。
【００５５】
図示の実施形態において、例示としてのみ、応力をAl板（６）により付加する。装置表面全体に均一な応力を付加するために、シリコンゴム（８）を装置表面とAl板の間に使用した。様々な圧力下における装置性能の実施例が図２、３及び４に示されている。いずれの場合にも、図１ａに示すように、制御された圧力を均一に平面検出器及び金属接触面に付加した。
【００５６】
図２及び３は様々な圧力下での57Coガンマ線検出能の変動を示す。見て分かる通り小さな圧力下（この場合250 g）では、エネルギ分解能（ＦＷＨＭ）及び最大値と最小値の差（P/V）の観点から、検出器性能の向上が見られる。圧力が大きくなるにつれて、検出器性能の低下が見られるようになる。
【００５７】
図４は300Vの印加電圧及び様々な圧力下における漏洩電流を示している。図２及び３と同様に検出器漏洩電流で類似の挙動が見られ、検出器に付加する圧力によって変化する。
【００５８】
上記の平面検出器の実施例から、制御された応力を付加すると検出器性能の向上が見られ、特に一旦最適化負荷応力が決定されればその効果が見られる。これはより良い電荷の補償及びそれによる装置を通る電界形状の向上につながる内因性欠陥の濃度及びエネルギの条件の変動により説明される。
【００５９】
上述した詳細な実施例では、制御された圧力を平面検出器に付加した。均一な圧力を画素化領域全体に付加するか、または画素による個々の圧力をそれぞれの画素の電気性能を修正及び向上させるために付加することができ、これにより、例えば不均一な半導体材料の性能を調整できるため、同じ手法が画素化検出器にも利用できる。
【００６０】
上述した詳細な実施例では、制御された圧力を装置表面に付加した（図１ａを参照）。代替的に、制御された応力を装置の縁側（図１ｂを参照）に付加し、類似の効果を達成することもできる。
【図１ａ】
2015531862.tif 000003
【図１ｂ】
2015531862.tif 000004
【図３】
2015531862.tif 000005
【図４】
2015531862.tif 000006
【図２】
2015531862.tif 000007
【国際調査報告】
2015531862.tif 000008
2015531862.tif 000009
2015531862.tif 000010