(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜が設けられ、前記バイアス電極と検出電極との間にバイアス電圧を印加することにより、前記半導体膜内で生成されたキャリアを前記検出電極から取り出すように構成された放射線検出器において、前記半導体膜は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜と、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜とを積層して形成されたものであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、前記半導体膜は、放射線の入射側にＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜が配置されている放射線検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線検出器において、前記半導体膜は、放射線の入射側にＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜が配置されている放射線検出器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、前記ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜は、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものである放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、前記ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜は、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎＴｅの粉末材料との混合焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものである放射線検出器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検出器において、前記ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜は、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎの粉末材料との混合結晶体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものである放射線検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検出器において、バイアス電極と半導体膜との間、および半導体と検出電極との間の少なくともいずれか一方に、半導体膜へのキャリアの注入を阻止するキャリア注入阻止層が形成されている放射線検出器。
【請求項８】
請求項７に記載の放射線検出器において、前記キャリア注入阻止層は、前記半導体膜との間にヘテロ接合を作るｎ型またはｐ型の半導体層である放射線検出器。
【請求項９】
請求項７に記載の放射線検出器において、前記キャリア注入阻止層は、前記半導体膜との界面にショットキー障壁を作る材料で形成されている放射線検出器。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の放射線検出器において、前記検出電極は、それぞれ分離して１次元または２次元状に配置されており、前記バイアス電極は、共通使用される単一の電極である放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放射線検出器と、前記各検出電極に個別に接続された複数個の電荷蓄積容量と、前記各電荷蓄積容量に個別に接続された電荷読み出し用の複数個のスイッチング素子を含むスイッチングマトリックス基板とを備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野に使用される放射線検出器および放射線撮像装置に係り、特に、この種の放射線検出器などに備えられ放射線感応用の半導体膜であって、放射線を直接にキャリア（電子−正孔対）に変換するものの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線検出器は、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜をバイアス電極と検出電極とで挟み、これらの電極間にバイアス電圧を印加することにより、半導体膜内で生成されたキャリア（具体的には少数キャリア）を検出電極から取り出すように構成されている。放射線感応用の半導体膜としては、できるだけ放射線の変換効率の良いものが望まれている。このような半導体膜としては、キャリアのトラップや散乱などが少ない半導体単結晶膜が好ましいとされており、特に室温動作が可能で高感度であるという理由でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの単結晶が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、医療用分野などではＸ線検出用のイメージインテンシファイアに代えて用いられる関係で、大面積の放射線検出器が望まれているが、大面積の放射線検出器に必要なＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの単結晶の半導体膜を得るのは非常に困難である。そのため、小面積の結晶体をタイル状に貼り合わせるこにより大面積の放射線検出器を構成することが提案されている。しかし、小面積の単結晶をタイル状に貼り合わせて大面積の放射線感応層を形成することは非常に煩雑で作業効率が悪く、経済的でないという問題がある。また、結晶同士を貼り合わせた繋ぎ目部分にキャリアが蓄積されないので、画像として出力した際に結晶を貼り合わせた繋ぎ目部分が縦スジ・横スジとなって出現して画質を低下させるといった問題がある。
【０００４】
さらに、Ｘ線などの放射線の捕捉効率を上げるために放射線感応層を厚くすることが望まれているが、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの単結晶の成長速度は非常に遅いので、必要な厚みの放射線感応層を形成するのに長時間を必要とし、結果として放射線検出器の生産効率が低くなるという問題点もある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、大面積の放射線検出器および放射線撮像装置を容易に実現することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明は、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜が設けられ、前記バイアス電極と検出電極との間にバイアス電圧を印加することにより、前記半導体膜内で生成されたキャリアを前記検出電極から取り出すように構成された放射線検出器において、前記半導体膜が、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜と、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜とを積層して形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
また、前記半導体膜が、放射線の入射側にＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜が配置されていてもよい。
【００１０】
また、前記半導体膜は、放射線の入射側にＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜が配置されていてもよい。
【００１１】
また、前記ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）からなる多結晶膜が、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものであってもよい。
【００１２】
また、前記ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜が、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎＴｅの粉末材料との混合焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものであってもよい。
【００１３】
また、前記ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）からなる多結晶膜が、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎの粉末材料との混合焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより形成されたものであってもよい。
【００１４】
また、バイアス電極と半導体膜との間、および半導体と検出電極との間の少なくともいずれか一方に、半導体膜へのキャリアの注入を阻止するキャリア注入阻止層が形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記キャリア注入阻止層が、前記半導体膜との間にヘテロ接合を作るｎ型またはｐ型の半導体層であってもよい。
【００１６】
また、前記キャリア注入阻止層が、前記半導体膜との界面にショットキー障壁を作る材料で形成されていてもよい。
【００１７】
また、前記検出電極が、それぞれ分離して１次元または２次元状に配置されており、前記バイアス電極が、共通使用される単一の電極であってもよい。
【００１８】
また本発明に係る放射線撮像装置は、上述の放射線検出器と、前記各検出電極に個別に接続された複数個の電荷蓄積容量と、前記各電荷蓄積容量に個別に接続された電荷読み出し用の複数個のスイッチング素子を含むスイッチングマトリックス基板とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
【作用】
この発明の作用は次のとおりである。
すなわち、請求項１の発明の放射線検出器では、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜にＣｄＴｅからなる多結晶膜を用いることで半導体膜の大面積化が図られるとともに、放射線を捕捉するのに十分な膜厚が形成される。
【００２０】
請求項２の発明の放射線検出器では、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜にＣｄＺｎＴｅからなる多結晶膜を用いることで半導体膜の大面積化が図られるとともに、放射線を捕捉するのに十分な膜厚が形成される。さらに、ＣｄＺｎＴｅの多結晶膜はＺｎがドープされた高抵抗であるので十分なバンドギャップ有することとなり、検出電極とバイアス電極との間のリーク電流（漏れ電流）が抑制される。
【００２１】
請求項３の発明の放射線検出器では、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜が、ＣｄＴｅとＣｄＺｎＴｅの多結晶膜とから構成されている。前記ＣｄＴｅの多結晶膜は成膜レートが高いので短時間で大面積のものが可能で、かつ放射線を捕捉するのに十分な膜厚が形成される。また、前記ＣｄＺｎＴｅの多結晶膜はＺｎがドープされた高抵抗であり、十分なバンドギャップを有するのでリーク電流が抑制される。すなわち、半導体膜は、前記２種類の多結晶膜の積層とすることで両方の特徴を兼ね備えた構造となり、さらに高感度な検出結果を得られる。
【００２２】
請求項４の発明の放射線検出器では、前記請求項３に記載の半導体膜の構成を、放射線の入射側に高抵抗のＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を設けることにより、検出電極とバイアス電極との間の縦方向のリーク電流が抑制される。その結果、この放射線検出器を用いると、ダイナミックレンジが拡大し、濃度分解能の大きな画像情報を得られる。
【００２３】
請求項５の発明の放射線検出器では、前記請求項３に記載の半導体膜の構成が、放射線の入射側とは反対の検出電極側に高抵抗のＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を設けられた構成とされている。この放射線検出器の検出電極を１次元または２次元状に配置した場合、隣接する検出電極間のリーク電流が抑制される。その結果、この放射線検出器を用いて放射線撮像装置として使用し画像出力すると、空間分解能の上げられた解像度の高い画像情報が得られる。
【００２４】
請求項６の発明の放射線検出器では、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより短時間で容易に大面積、かつ十分な膜厚を有するＣｄＴｅの多結晶膜が形成される。
【００２５】
請求項７の発明の放射線検出器ではＣｄＴｅの粉末材料とＺｎＴｅの粉末材料との混合焼結体を、請求項８の放射線検出器ではＣｄＴｅの粉末材料とＺｎの粉末材料との混合焼結体を、それぞれ減圧下で加熱して昇華させることにより、短時間で容易に大面積、かつ十分な膜厚を有するとともに、高抵抗で十分なバンドギャップを有するＣｄＺｎＴｅの多結晶膜が形成される。
【００２６】
請求項９の発明の放射線検出器では、バイアス電極と半導体膜との間、および半導体膜と検出電極との間の少なくともいずれか一方に、半導体膜へのキャリアの注入を阻止するキャリア注入阻止層が形成されているので、前記バイアス電極に電圧が印加されると感度に寄与しない漏れキャリアの注入が阻止される。すなわち、Ｓ／Ｎ比の高い検出結果が得られる。また、キャリア注入阻止層をバイアス電極側および検出電極側の両方に設けることにより、完全に外部からのキャリアの注入を阻止し、半導体膜内で生成された純粋なキャリアのみが検出され、さらにＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【００２７】
請求項１０の発明の放射線検出器では、前記請求項９のキャリア注入阻止層と半導体膜との間にヘテロ接合を作るｎ型またはｐ型の半導体層を用いることにより、バイアス電極に電圧が印加されて半導体膜内で生成されたキャリア以外のキャリアが外部から半導体膜内へ注入しないように阻止する。
【００２８】
請求項１１の発明の放射線検出器では、ショットキー障壁を形成する材料を用いて半導体膜と接触させることにより、前記材料と半導体膜との界面にショットキー障壁が形成される。その結果、半導体膜に外部からのキャリアが注入されないように阻止される。
【００２９】
請求項１２の発明の放射線検出器では、検出電極を分離して１次元または２次元状に配置することにより、１次元または２次元の放射線検出器が実現される。
【００３０】
請求項１３の発明の放射線撮像装置は、請求項１２に記載の放射線検出器の検出電極に個別に接続された複数個の電荷蓄積容量と、前記各電荷蓄積容量に個別に接続された電荷読み出し用の複数個のスイッチング素子を含むスイッチングマトリックス基板とを備えた構成とすることにより、１次元または２次元の放射線撮像装置が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の第１実施例の構成および機能について説明する。
図１は、この発明に係る放射線検出器の第１実施例の構成を示す断面図である。
【００３２】
放射線検出器１は、大きく分けて放射線入射側から順にガラス基板２（支持基板）と、その表面（図１では下面）に形成されたバイアス電圧印加用の共通電極３と、共通電極３の表面側（図１では下面）に形成された正孔注入阻止層４と、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜５と、この半導体膜５の表面（図１では下面）に形成された電子注入阻止層６と、この電子注入阻止層６の表面（図１では下面）に形成されたキャリア収集用の検出電極７とが積層形成された構成となっている。この実施例の放射線検出器１の場合、検出対象の放射線はガラス基板２の共通電極３側から入射する構成となっており、共通電極３に＋（プラス）のバイアス電圧が印加されるものとする。共通電極３はこの発明におけるバイアス電極に相当する。また、前記正孔注入阻止層４と電子注入阻止層６とはこの発明のキャリア注入阻止層に相当する。
【００３３】
支持基板２は、ガラス以外に、例えば、セラミック（Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ）、シリコンなども挙げられる。
【００３４】
共通電極３や検出電極７は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＡｕあるいはＰｔなどの導電材料からなる。正孔注入阻止層４としては、ｎ型層を形成するＣｄＳ（硫化カドミウム）膜などが挙げられる。また、電子注入阻止層６はｐ型層を形成するＳｂ2 Ｔｅ3 （テルル化アンチモン）、Ｓｂ2 Ｓ3 （硫化アンチモン）などが挙げられる。
【００３５】
そして、実施例の場合、半導体膜５は、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体をガラス基板２に近接配置し、減圧下で加熱して昇華させることにより形成された半導体多結晶膜のＣｄＴｅ膜５ｂである。すなわち、このＣｄＴｅ膜５ｂは、上述した成膜法（以下、「近接昇華法」という。）により形成されるので短時間に大面積のＣｄＴｅ膜５ｂを形成するとともに、放射線を捕捉するのに十分な膜厚を備えている。なお、この実施例のＣｄＴｅ膜５ｂの場合、厚みは例えば数１００μｍ前後である。
【００３６】
また、成膜方法は近接昇華法に限られずにスパッタリング、ＣＶＤ、化学堆積方法などであってもよい。
【００３７】
次にこの実施例の放射線検出器の動作について説明する。
実施例の放射線検出器１の場合、図１に示すように、共通電極３に＋（プラス）のバイアス電圧が印加される。検出対象の放射線がガラス基板２の上側からＣｄＴｅ膜５ｂに入射するのに伴ってｉ型（真性）の半導体構造を有するＣｄＴｅ膜５ｂでは電子−正孔対であるキャリアが生成される。
【００３８】
また、検出電極７に対して共通電極３に＋のバイアス電圧が印加されることにより、共通電極３側に設けられたｎ型の正孔注入阻止層４、および検出電極７側に設けられたｐ型の電子注入阻止層６がそれぞれ逆バイアス状態になってＣｄＴｅ膜５ｂへの正孔および電子の注入が阻止される。すなわち、実施例において、ＣｄＴｅ膜５ｂの内部で生成されるキャリア（電子）以外の正孔および電子の注入を阻止するので、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を高めることができる。
【００３９】
また、前記正孔注入阻止層４において、ＣｄＳの材料を用いることによりｎ型の半導体層を形成するとともに、ＣｄＴｅ膜５ｂがｉ型の半導体層を形成していることから正孔注入阻止層４と半導体層５とが良好なヘテロ接合を形成する。また、検出電極７側の電子注入阻止層６にもヘテロ接合を形成する上述した材料を用いることによりｐ型の半導体層が形成されている。
【００４０】
なお、キャリア注入阻止層は上述したヘテロ接合を作る正孔注入阻止層４および電位注入阻止層６に限らず、共通電極３と検出電極７のそれぞれがＣｄＴｅ膜５ｂとの間でショットキー障壁を形成するＩＴＯ（インジウム酸化錫）などの導電性材料で形成することにより上述のキャリア注入阻止層を形成するものであってもよい。
【００４１】
第２実施例
この実施例において、先の第１実施例と異なる点は次の通りである。
すなわち、図１に示す放射線検出器１の半導体膜５が、半導体多結晶膜であるＣｄＺｎＴｅとなってる。
【００４２】
実施例の場合、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａは、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）の粉末材料の混合焼結体、またはＣｄＴｅの粉末材料とＺｎ（亜鉛）の粉末材料の混合焼結体を用いて近接昇華法により形成されたＣｄＺｎＴｅ膜５ａである。すなわち、近接昇華法によれば短時間で大面積のＣｄＺｎＴｅ膜５ａを形成することができるとともに、放射線を捕捉するのに十分な膜厚を形成することができる。また、ＣｄＴｅにＺｎがドープされたＣｄＺｎＴｅ膜５ａは広いバンドギャップを持つので高抵抗であり、共通電極３と検出電極７との間のリーク電流、および検出電極７が１次元または２次元配列されている場合に、互いに隣接する検出電極７間のリーク電流を、それぞれ抑制することができる。
なお、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａの場合、厚みは例えば数１００μｍ前後である。
【００４３】
なお、その他の構成および作用は、先の実施例の場合と同様であるので、上記以外の説明を省略する。
【００４４】
第３実施例
この実施例において、先の実施例と異なる点は次の通りである。
すなわち、図２に示すように、放射線検出器１の半導体膜５が、放射線の入射側からＣｄＺｎＴｅ膜５ａ、ＣｄＴｅ膜５ｂの順で積層された２層構造となっている。
【００４５】
実施例の場合、前記２層構造の半導体膜５は、ＣｄＴｅの粉末材料と、ＺｎＴｅまたはＺｎの粉末材料との混合焼結体を用いて近接昇華法により形成された多結晶膜のＣｄＺｎＴｅ膜５ａと、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体を用いて近接昇華法により形成された多結晶膜のＣｄＴｅ膜５ｂとにより形成されている。
【００４６】
前記２層構造の半導体膜５において、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａは高抵抗であり、リーク電流が抑制される。一方のＣｄＴｅ膜５ｂは成膜レートが高いので短時間で大面積、かつ放射線を捕捉するのに十分な膜厚が形成されている。これら２種類の多結晶半導体膜を積層構造とすることで両方の前記長所を兼ね備えている。さらにこの実施例では、検出電極７と共通電極３との間のリーク電流を抑制する。
すなわち、リーク電流が少ないので微小な検出信号の識別が可能であり、ダイナミックレンジの拡大された濃度分解能の大きな画像を得るのに適した構造をしている。
【００４７】
なお、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａの厚みは、例えば、数μｍ〜数１０μｍ前後、ＣｄＴｅ膜５ｂの厚みは、数１０μｍ〜数１００μｍ前後である。
【００４８】
なお、その他の構成および作用は、先の実施例の場合と同様であるので、上記以外の説明を省略する。
【００４９】
第４実施例
この実施例において、図２に示した第３実施例と異なる点は次の通りである。
すなわち、放射線検出器１の半導体膜５が、放射線の入射側から近接昇華法により形成された半導体多結晶膜のＣｄＴｅ膜５ｂ、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａの順で積層された２層構造となっている。
【００５０】
通常、図２に示した第３の実施例と同様に、検出電極７が分離されて１次元配列または２次元配列になっている場合、隣接する検出電極７間のリーク電流が発生しやすい。しかし、この実施例の場合、検出電極７側に高抵抗のＣｄＺｎＴｅ膜５ａを設けることにより、隣接する検出電極７間のリーク電流を抑制する。すなわち、この実施例の放射線検出器１を用いた放射線撮像装置では、空間分解能が上げられた解像度の高い画像情報が得られる。また、検出電極７と共通電極３間のリーク電流も抑制できる。
【００５１】
なお、その他の構成および作用は、先の実施例の場合と同様であるので、上記以外の説明を省略する。
【００５２】
実施例５
次に、前記放射線検出器１を用いた放射線撮像装置の一実施例について説明する。
図３は放射線検出器１とスイッチングマトリックス基板２０との合体状況を示した概略図である。
この実施例の放射線撮像装置では、上述の各実施例ような放射線検出器１と、生成キャリアの蓄積・読み出しを行なうスイッチングマトリックス基板２０とが厚み方向に接合合体されており、放射線検出器１においては入射した検出対象の放射線によってキャリアが直接変換方式で生成されるとともに、スイッチングマトリックス基板２０により素子別に収集されたキャリアが各素子毎に蓄積されて電気信号として読み出されるように構成されている。放射線検出器１については上述した通りであるので、以下、スイッチングマトリックス基板２０の各部の構成について具体的に説明する。
【００５３】
スイッチングマトリックス基板２０は、図４に示すように、検出素子１ａ（図１、図２参照）の各々に対して電荷蓄容量であるコンデンサ２１と、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２とが各１個ずつ設けられている。
なお、図４では、説明の便宜上、縦３×横３（画素）マトリックス構成で合計９個分のマトリックス構成が示されているだけであるが、実際の場合、支持器板２においては、必要画素に応じて縦１０００〜３０００×横１０００〜３０００程度のマトリックス構成で検出素子１ａが２次元配列されており、また、スイッチングマトリックス基板２０においても、画素数と同じ数のコンデンサ２１および薄膜トランジスタ２２が、同様のマトリックス構成で２次元配列されている。
【００５４】
スイッチングマトリックス基板２０におけるコンデンサ２１および薄膜トランジスタ２２の具体的構成は、図５に示す通りである。すなわち、絶縁性支持基板（回路基板）２３の表面に形成されたコンデンサ２１の接地側電極２１ａと薄膜トランジスタ２２のゲート電極２２ａの上に絶縁膜２４を介してコンデンサ２１の接続側電極２１ｂと薄膜トランジスタ２２のソース電極２２ｂおよびドレイン電極２２ｃが積層形成されているのに加え、最表面側が保護用の絶縁膜２５で覆われた状態となっている。また接続側電極２１ｂとソース電極２２ｂはひとつに繋がっており同時形成されている他、コンデンサ２１の容量絶縁膜および薄膜トランジスタ２２のゲート絶縁膜の両方を構成している絶縁膜２４としては、例えば、プラズマＳｉＮ膜が用いられる。このスイッチングマトリックス基板２０は、液晶表示用アクティブマトリックス基板の作製に用いられるような薄膜形成技術や微細加工技術を用いて製造される。
【００５５】
また、検出電極７とコンデンサ２１の接続側電極２１ｂを位置合わせした状態で両基板１、２０を銀粒子などの導電性粒子を含み厚み方向のみに導電性を有する異方導電性フィルム（ＡＣＦ）を間にして加熱・加圧接着して貼り合わせることで両基板１、２０が機械的に合体されると同時に、検出電極７と接続側電極２１ｂが介在導体部１４によって電気的に接続されている。なお、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）の代わりに異方導電性ペースト（ＡＣＰ）、パターニングした導電性フィルムを用いてもよい。
【００５６】
さらに、スイッチングマトリックス基板２０には、読み出し駆動回路２６とゲート駆動回路２７とが設けられている。読み出し駆動回路２６は、図４に示すように、列が同一の薄膜トランジスタ２２のドレイン電極を結ぶ縦（Ｙ）方向の読み出し配線（読み出しアドレス線）２８に接続されており、ゲート駆動回路２７は行が同一の薄膜トランジスタ２２のゲート電極を結ぶ横（Ｘ）方向の読み出し線（ゲートアドレス線）２９に接続されている。なお、図示しないが、読み出し駆動回路２６内では、１本の読み出し配線２８に対してプリアンプ（電荷−電圧変換器）が１個それぞれ接続されている。
このように、スイッチングマトリックス基板２０には、読み出し駆動回路２６とゲート駆動回路２７とが接続されている。しかし、スイッチングマトリックス基板２０内に読み出し駆動回路２６とゲート駆動回路２７とを一体成型し、集積化を図ったものも用いられる。
【００５７】
次に、上述の放射線検出器１と前記スイッチングマトリックス基板２０とを接合合体させた放射線撮像装置による放射線検出動作を説明する。
検出対象の放射線がガラス基板２の上側から半導体膜５に入射するのに伴って半導体膜５ではキャリアが生成される。次の読み出しタイミングが来るまでは薄膜トランジスタ２２はオフ（遮断）となっているので、生成キャリアはコンデンサ２１に電荷として蓄積され続ける。
【００５８】
スイッチングマトリックス基板２０の場合、ゲ─ト駆動回路２７および読み出し駆動回路２６へ読み出し用の走査信号が送り込まれることになる。各検出素子１ａの特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子１ａに順番に割り付けられているアドレス（例えば０〜１０２３）に基づいて行なわれるので、取り出し用の走査信号は、それぞれＸ方向またはＹ方向アドレスを指定する信号となる。
【００５９】
Ｙ方向の走査信号に従ってゲート駆動回路２７からＹ方向の読み出し配線２８に読み出し用の電圧が印加されるに伴い、各素子１ａが行単位で選択される。そして、Ｘ方向の走査信号に従って読み出し駆動回路２６が切替えられることにより、選択された行・列に合致する検出素子（画素）１ａに対応する薄膜トランジスタ２２を介してコンデンサ２１に蓄積された電荷が、読み出し駆動回路２６から順に電気信号（画素信号）として読み出される。読み出された画素信号は、適切な画像処理が施された後、ＣＲＴや液晶あるいはＰＤＰなどの表示装置に送られて２次元画像として表示される。
【００６０】
続いて、各実施例の放射線検出器１を製造する方法の一例である近接昇華法を、この発明の特徴である半導体膜５のＣｄＴｅ膜５ｂの成膜を中心に説明する。
ガラス基板２（支持基板）の表面に、スパッタリング・蒸着などにより共通電極３および正孔注入阻止膜４を積層形成する。なお、支持基板としては検出対象の放射線の吸収の少ない基板が好ましい。
【００６１】
次に、半導体５として近接昇華法によりＣｄＴｅ膜５ｂを積層形成する。近接昇華法による成膜の場合、図６に示すように、真空ポンプ３１により室内が排気されて減圧雰囲気になるとともに、流路３２からキャリアガスが室内に供給される蒸着チャンバー３０の内に、半導体膜５用の原材料であるＣｄＴｅの粉末材料の焼結体３３と、共通電極３および正孔注入阻止膜４が積層されたガラス基板を面同士が対面するようにして設置する。ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体３３は、下部サセプタ３４に置かれ、その上にスペーサ３５を介してガラス基板２が蒸着面を下に向けて置かれることになる。ガラス基板２と焼結体３３との間隔は数ｍｍ程度に設定される。
【００６２】
そして、上下のヒータ３６、３７によりＣｄＴｅの粉末材料の焼結体３３を加熱すると、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体３３は液体を経ないで直に気体になる（昇華する）とともに、ガラス基板３の表面に付着して半導体多結晶膜の半導体層５を形成する。
【００６３】
なお、成膜過程での設定温度範囲は、例えば、数百℃程度でＣｄＴｅ膜５ｂが積層形成される。
【００６４】
ついで、ガラス基板２の表面の半導体膜５の上にスパッタリング・蒸着などにより、電子注入阻止層６用の半導体層を積層した後、パターンニングすることにより、電子注入阻止層６を形成する。その後、引き続きスパッタリング・蒸着などににより、検出電極７用の金属膜を積層した後、パターンニングすることにより、検出電極７を形成して放射線検出器１を得る。
【００６５】
そして、得られた放射線検出器１と別途作製のスイッチングマトリックス基板２０とを異方導電性フィルム（ＡＣＦ）などを用いて接合合体するこにより、２次元の放射線撮像装置が完成する。
【００６６】
なお、ＣｄＺｎＴｅ膜５ａを近接昇華法により成膜する場合においても、焼結体の材料を代える他は前記ＣｄＴｅ膜の成膜と同様である。
【００６７】
しかし、ＣｄＺｎＴｅ膜の成膜においては、膜中のＺｎの濃度を変えることにより特性が調整される。すなわち、放射線撮像装置の設計段階で放射線検出器１とスイッチングマトリックス基板２０とを接合合体させる場合に、コンデンサ２１、薄膜トランジスタ２２などとの関係により発生するリーク電流を予め考慮して決められる。例えば、上述の実施例のリーク電流を抑制させるなどの場合、Ｚｎの濃度は数％〜数十％程度の範囲で調整される。
【００６８】
また、半導体膜５が、ＣｄＴｅ膜５ｂとＣｄＺｎＴｅ膜５ａとの２層構造を有する場合の成膜方法においては、前記いずれかの単層の成膜を行なった後、他方の成膜を行なう。
【００６９】
以上のように、近接昇華法で半導体膜５を生成すると放射線を捕捉するのに十分な膜厚をもつ大面積の半導体層５が短時間で形成される。
【００７０】
この発明は、上記実施例の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７１】
（１）実施例は１次元または２次元の放射線検出器１であったが、この発明は検出素子１ａを１個だけ設けた例えば数十センチ角の大面積の放射線検出器であってもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の放射線検出器によれば、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜にＣｄＴｅからなる多結晶膜を用いることで放射線検出器の大面積化を容易に行なえるとともに、放射線を捕捉するのに十分な半導体膜の膜厚を確保することができる。
【００７３】
本発明の放射線検出器によれば、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜にＣｄＺｎＴｅからなる多結晶膜を用いることで放射線検出器の大面積化を容易に行なえるとともに、放射線を捕捉するのに十分な半導体膜の膜厚を確保することができる。さらに、ＣｄＺｎＴｅの多結晶膜は高抵抗であるので、検出電極とバイアス電極との間のリーク電流を抑制することができる。
【００７４】
本発明の放射線検出器によれば、バイアス電極と検出電極との間に、検出対象の放射線に感応して電子−正孔対であるキャリアを生成する半導体膜が、ＣｄＴｅとＣｄＺｎＴｅの多結晶膜とから構成されている。前記ＣｄＴｅの多結晶膜は成膜レートが高いので短時間で大面積の半導体膜が得られ、かつ放射線を捕捉するのに十分な膜厚を形成することができる。また、前記ＣｄＺｎＴｅの多結晶膜は高抵抗であるのでリーク電流を抑制することができる。すなわち、半導体膜を前記２種類の多結晶膜の積層構造とすることにより両方の長所を兼ね備えた半導体膜を構成し、生産性および特性の優れた大面積の放射線検出器を得ることができる。
【００７５】
本発明の放射線検出器によれば、上述の半導体膜の構成が、放射線の入射するバイアス電極側に高抵抗のＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を設けれた構成であるので、検出電極とバイアス電極との間のリーク電流を抑制することができる。その結果、ダイナミックレンジの拡大された濃度分解能の大きな放射線検出器を実現できる。
【００７６】
本発明の放射線検出器によれば、上述の半導体膜の構成が、放射線の入射とは反対の検出電極側に高抵抗のＣｄＺｎＴｅの多結晶膜が設けらた構成とされている。この放射線検出器の検出電極を１次元または２次元状に配置した場合、隣接する検出電極間のリーク電流を抑制することができる。その結果、空間分解能の高い放射線検出器を実現することができる。
【００７７】
本発明の放射線検出器によれば、ＣｄＴｅの粉末材料の焼結体を減圧下で加熱して昇華させることにより短時間で容易に大面積で、かつ十分な膜厚を有するＣｄＴｅの多結晶膜を形成することができる。
【００７８】
本発明の放射線検出器によれば、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎＴｅの粉末材料との混合焼結体を、本発明の放射線検出器によれば、ＣｄＴｅの粉末材料とＺｎの粉末材料との混合結晶体を、それぞれ減圧下で加熱して昇華させることにより短時間で容易に大面積で、かつ十分な膜厚を有するとともに、高抵抗のＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を形成することができる。
【００７９】
本発明の放射線検出器によれば、バイアス電極と半導体膜との間、および半導体と検出電極との間の少なくともいずれか一方に、半導体膜へのキャリアの注入を阻止するキャリア注入阻止層が形成されているので、前記バイアス電極に電圧が印加された際に、感度向上に寄与しないキャリアが半導体膜内に注入されないのでＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００８０】
本発明の放射線検出器によれば、上述のキャリア注入阻止層として、半導体膜との間にヘテロ接合を作るｎ型またはｐ型の半導体層を用いているので上述と同様の効果が得られる。
【００８１】
本発明の放射線検出器によれば、ショットキー障壁を形成する材料を用いて半導体膜との間でキャリア注入阻止層を形成しているので、上述と同様の効果が得られる。
【００８２】
本発明の放射線検出器によれば、検出電極を分離して１次元または２次元状に配置することにより、１次元または２次元の大面積の放射線検出器を実現することができる。本の発明の放射線撮像装置によれば、上述の放射線検出器の検出電極に個別に接続された複数個の電荷蓄積容量と、前記各電荷蓄積容量に個別に接続された電荷読み出し用の複数個のスイッチング素子を含むスイッチングマトリックス基板とを備えた構成とすることにより、１次元または２次元の大面積の放射線撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図２】  第３実施例の放射線検出器の構成を示す断面図である。
【図３】放射線撮像装置のでの放射線検出器とスイッチングマトリックス基板の合体状況を示す概略正面図である。
【図４】スイッチングマトリックス基板の等価回路を示す電気回路図である。
【図５】実施例放射線検出器の検出素子１個を示す断面図である。
【図６】実施例の検出基板に半導体結晶膜を近接昇華法により成膜する時の様子を示す様式図である。
【符号の説明】
１    …  放射線検出器
２    …  支持基板
３    …  共通電極
４    …  正孔注入阻止層
５    …  半導体膜
５ａ  …  ＣｄＺｎＴｅ膜
５ｂ  …  ＣｄＴｅ膜
６    …  電子注入阻止層
７    …  検出電極
２０  …  スイッチングマトリックス基板２０
２１  …  コンデンサ
２２  …  薄膜トランジスタ
【図１】
0004547760.tif 000002
【図２】
0004547760.tif 000003
【図３】
0004547760.tif 000004
【図４】
0004547760.tif 000005
【図５】
0004547760.tif 000006
【図６】
0004547760.tif 000007