(57)【要約】ポリマーまたはオリゴマー半導体材料を備えて構成された検出器本体（６）を利用した電離放射線検出器を開示する。電離放射線によって検出器本体中で形成された電子／正孔対を検出する手段を設け、この手段は、検出器本体によって隔てられた一対の電極（４、８）を備えている。【選択図】図１
2004501367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー半導体材料又はオリゴマー半導体材料を用いて構成された検出器本体と、
電離放射線によって前記検出器本体中で生成された電子／正孔対の検出手段とを備えている電離放射線検出器。
【請求項２】
前記検出器本体が位置規則性ポリチオフェンを用いて構成されたものである請求項１に記載の電離放射線検出器。
【請求項３】
前記検出器本体がポリアルキルチオフェンを用いて構成されたものである請求項１又は請求項２に記載の電離放射線検出器。
【請求項４】
前記ポリアルキルチオフェンが位置規則性を有するものである請求項３に記載の電離放射線検出器。
【請求項５】
前記検出器本体が、電子／正孔対の分離を促進する第２の物質を添加物として含有して構成されている請求項１〜４の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項６】
前記検出器本体が、バックミンスターフラーレンを添加物をとして含有して構成されている請求項１〜５の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項７】
前記電子／正孔対の検出手段が、前記検出器本体によって隔てられた一対の電極を備えている請求項１〜６の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項８】
前記検出器本体が、基板上にフィルムを備えている請求項７に記載の電離放射線検出器。
【請求項９】
前記電極の少なくとも１つが、前記検出器本体の一表面にフィルムとして形成されたものである請求項８に記載の電離放射線検出器。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記電極が、少なくとも検出される放射線に対して実質的に透明である請求項９に記載の電離放射線検出器。
【請求項１１】
前記電極の少なくとも１つがピクセル化されたものである請求項７〜１０の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１２】
個々のピクセルからの信号を伝送するために、接続されたワイヤが装備されている請求項１１に記載の電離放射線検出器。
【請求項１３】
前記電極の１つが金で構成され、他方がアルミニウム又はカルシウムで構成されている請求項７〜１２の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１４】
前記検出器本体及び前記電極の材料が、本体／電極接合部がショットキーダイオードとして機能するものである請求項７〜１３の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１５】
前記電極間にバイアス電圧を印加する手段が設けられている請求項７〜１４の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１６】
実質的に、添付の図面を参照して本明細書で説明され、且つ添付の図面に概略的に示された電離放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は放射線検出器に関する。
【０００２】
電離放射線は、それが物質に与えるエネルギーを通じて検出される。従って、例えば医療分野では、Ｘ線は、そのエネルギーが写真乾板中で引き起こす化学変化によって検出され得る。
【０００３】
しかし、状況によっては、電離放射線を検出する好ましい方法には、シリコンなどの単結晶無機半導体を使用する方法も含んでいる。この材料に入射した電離放射線は、電子的に記録可能な電子／正孔対を発生させる。検出領域は、臨床分野では最も重要である。人体の大きさに適合していなければならない。単結晶シリコンで検出領域の大きい検出器を製造するには、非常に費用がかかる。
【０００４】
無機半導体をベースとする検出器を用いて検出することができる放射線の波長範囲は限られている。入射放射線の光子が吸収されて電子／正孔対（ｅ／ｈ）を生成する場合、そのエネルギーは、価電子帯から伝導帯に電子を励起するのに必要なエネルギーと一致していなければならない。電子を励起するのに不十分な放射性しかもたない光子は、ｅ／ｈ対を生成する可能性が低く、従って検出される可能性も低い。エネルギーの高過ぎる電子も、必要な対を生成する可能性が低く、検出される可能性が低い。従って、検出可能な光子のエネルギー及び波長範囲は、検出器の材料の帯域構造（特にバンドギャップを含む）によって決まる。シリコンその他の適当な無機半導体は、バンドギャップの範囲が限定されている。
【０００５】
本発明の目的は、上記した既知の放射線検出器の１つまたは複数の欠点を克服することにある。
【０００６】
特に、検出領域の大きい放射線検出器を可能にすることが望ましい。これらは、シリコンベースの検出器よりも直接的且つ／又は経済的に製造されることが好ましい。
【０００７】
また、シリコンベースの検出器では検出することができない波長用の放射線検出器の製造を可能にすることが望ましい。
【０００８】
本件発明者は、有機ポリマー半導体およびオリゴマー半導体を電離放射線検出器の基体として有利に使用することができることを発見した。
【０００９】
本発明によれば、ポリマー半導体材料又はオリゴマー半導体材料を用いて構成された検出器本体と、電離放射線によって検出器本体中で生成された電子／正孔対を検出する手段とを備えた電離放射線検出器が提供される。
【００１０】
これらの材料は、既知の検出器で使用される無機材料に優る多くの利点をもたらす。共役ポリマー及びオリゴマーは、大面積のデバイスに理想的に適している。これらを溶媒からキャストコート又はスピンコートする、あるいは大面積にわたって蒸着して、基板材料の広い範囲で薄膜を生成することができる。若しくは、これらの材料を溶液から成形することもできる。基板は、平面状にすることも、特定の適用分野に合わせて整形することもできる。利用可能な材料の範囲は、エネルギーギャップの範囲が広いのと同様に、非常に広い。溶媒に溶解させることができる利用可能なポリマーの数は多くなっており、処理が簡単且つ低コストになっている。
【００１１】
ポリマー材料又はオリゴマー材料は共役であることが特に好ましい。
【００１２】
ｅ／ｈ対が検出される確率を高めるには、担体の移動度が比較的高く、担体の寿命が比較的長く、且つトラップされ難いことが望ましい。これらの特性は、ポリマー／オリゴマーを使用することにより、特に位置規則性（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ）ポリチオフェン（特にポリアルキルチオフェンが適していることが既知である）を使用することにより実現することができる。これらの材料は、非常に有効であり、従って高い移動度を得ることができる。
【００１３】
検出器本体は、基板上のフィルムとして形成することができる。
【００１４】
電子／正孔対を検出する手段は、検出器本体によって隔てられた一対の電極を備えていることが好ましい。
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、例示のみを目的として、本発明の特定の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１に示した検出器は基板２を備え、この基板２上に下部電極４があり、下部電極４上に検出器本体６がある。検出器本体６の上側の表面上には、上部電極８がある。これは、あくまで概略的な図である。実際には、ピクセル化された電極セットを備えていることもある。この図では、この構造は任意のトレイ１０中に形成される。
【００１７】
次に、検出器の構造の詳細について説明する前に、検出器の動作について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００１８】
図２では、検出器の上部電極８及び下部電極４がバイアス電圧Ｖｉｎの両端に接続されている。バイアス電圧Ｖｉｎが検出器本体６の帯域構造に及ぼす影響は、図３ａと図３ｂとを比較することによって理解することができる。両図において、準位図の左側の縁部は検出器本体６の負にバイアスされた側に対応し、右側の縁部は正にバイアスされた側に対応する。通常の表記に従って、バンドギャップ内に存在するフェルミ準位はＥＦで示し、価電子帯の上縁および伝導帯の下縁はそれぞれＥｖおよびＥｃで示す（化学用語では、これら帯域の縁はそれぞれ「ＨＯＭＯ」及び「ＬＵＭＯ」と呼ばれる）。
【００１９】
フェルミ準位ＥＦのエネルギーは伝導帯よりも非常に低いので、電離放射線が存在しない状況では、有意な電子注入が起きる可能性は非常に低い。同様に、フェルミ準位のエネルギーは価電子帯よりも非常に高いので、検出器の正の端部で有意な正孔注入が起きる可能性は非常に低い。従って、バイアス電圧Ｖｉｎが印加されているにもかかわらず、検出器には、殆ど、若しくは全く電流が流れない。
【００２０】
しかし、エネルギーε１を有する電離放射線が吸収され、電子が伝導帯に励起され、対応する正孔が価電子帯中で生成すると、これらの電荷担体は、図３ｂに矢印で示すように、バイアス電界の影響下で運動する。これらの担体は、この材料中を金属に向かってドリフトし、２つの電極で反対の電荷の量を増大させる。２つの電極への電荷の到達率が、外部回路で検出された場合に、電離放射線の存在を示すこととなる電流である。
【００２１】
この電流は電子的に検出され、図２では、トランジスタＴ及びこれと関連づけた負荷抵抗Ｒを使用している。この回路については、以下でさらに詳細に説明する。
【００２２】
検出器本体６自体についてさらに詳細に説明すれば、検出器本体６は、有機ポリマー又はオリゴマー材料を用いて構成される。既知の検出器に使用される無機材料では、電離放射線によって生成された電子と正孔は結合しないが、本発明で使用する有機材料では、通常は電子と正孔が結合して励起子となる。電子と正孔の分離は（これらが検出される電流に寄与するように）、検出器本体６に第２の物質を添加することによって促進することができる。この第２の物質は、製造の溶媒段階で混合することができる。適当な材料の１つとして、バックミンスターフラーレン（Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）（Ｃ６０）がある。
【００２３】
検出器本体６は、入射放射線の光子が電子／正孔対を生成する確率が許容できる範囲となるように、十分に厚い必要がある。現在好ましいポリマーフィルムは、１００％に近いヘッドトゥテイル数（ｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ ｃｏｕｎｔ）を有する位置規則性ポリアルキルチオフェンである。これは、キャストまたは浸漬被覆することによって被覆基体上にフィルムとして形成することができる。フィルムのボイドを最小限に抑えるために、これらの手順は、通常はクロロホルムである溶媒雰囲気中で実行される。特に厚いフィルムの場合には、制御乾燥が必要である。いくつかのタイプの放射線では、フィルムを非常に厚く（１ｍｍのオーダー）する必要があり、このようなフィルムの成形は、その中に被覆基体が配置される任意のトレイ１０によって容易になる。
【００２４】
検出器本体６がオリゴマーフィルムとして形成される場合にも、同様の考察が当てはまるが、但し、材料は、通常は（金属の場合に一般に用いられる温度よりもはるかに低い温度で）蒸着される。いくつかの研究所で、可溶性のオリゴマー材料が開発されており、将来的には、溶液ベースの技術もこれらの材料とともに使用することができるようになるであろう。
【００２５】
電荷担体、即ち電子及び正孔は、再結合を最小限に抑えて材料内で長距離を移動することが望ましい。反対の担体の有効度に依存するところが大きく、これは、検出器本体６と電極４、８との間の接合部で適当なショットキーバリヤを使用することにより抑制することができる。従って、電極材料および本体材料は、通常は、これらの接合がショットキーダイオードとして機能するように選択される。しかし、別の実施の形態では、オーム接合を利用してもよい。
【００２６】
下部電極４は、上記した実施の形態では、熱蒸着によって基板上に形成した金属フィルムであるが、将来的には、金属の代わりに非常に導電性の高いポリマーが用いられ得る。下部電極４用の金属としては金を用いてもよく、この場合にはアルミニウム又はカルシウムを上部電極８に使用することができる。
【００２７】
電極の一方又は両方は、少なくとも検出する放射線に対して実質的に透明でなければならない。上部電極８はピクセル化され、接続ワイヤで個々のピクセルから信号を伝送する。ワイヤの接続は、上部電極８がアルミニウム製である場合は比較的簡単であるが、カルシウムを用いた場合には若干問題がある。この難点を克服するために、上部電極８を金にして、カルシウムを下部電極４として使用してもよく、金の付着性が良好であれば、金フィルムへのワイヤの接続を行うことができる。金の付着性は、フィルム中のクロムによって高めることができる。カルシウムは、Ｅｃに非常に近い高いフェルミ準位を有するので、正孔注入体としては劣っており、この点でアルミニウムよりも好ましい。
【００２８】
電極に適したその他の材料としては、銀及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）がある。ＩＴＯは、導電性であるが透明ではない。
【００２９】
基板２はガラス又はプラスチックで構成する。
【００３０】
図２に示した検出器回路を再度参照すると、動作中には、電荷を蓄積するｐチャネルトランジスタＴのゲートに負のゲートパルスが印加され、この回路の出力電圧が電圧ＶＤＤに上昇する。入射放射線があると、検出器を通って電荷が漏れる。ゲートは放電され、Ｖｏｕｔは接地電圧付近まで降下する。負方向の出力スパイクが存在しているということは、放射線が検出器に入射していることを示す。負荷は、第２のｐチャネルトランジスタであることが多い。
【００３１】
電離放射線検出のための高度の信号処理技術に関しては、非常に多くの研究がなされている。従って、寿命の短い信号の処理回路も含めて、信号処理に適した回路については、本明細書では詳細には説明しない。
【００３２】
図示したトランジスタＴ及び上記で言及した第２のトランジスタを検出器自体に組み込むことが可能である。これは、その両方または一方を、ポリマー又はオリゴマーを材料とした半導体を有する薄膜トランジスタとして形成することによって達成することができ、検出器本体６に使用したものと同じ材料としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した検出器の概略構造を示す側面図である。
【図２】検出器を組み込んだ回路を示す図である。
【図３ａ】電気的バイアスが印加された場合の検出器本体の帯域構造を示すエネルギー準位図である。
【図３ｂ】電気的バイアスが印加されない場合の検出器本体の帯域構造を示すエネルギー準位図である。
【国際公開パンフレット】
2004501367.tif 000003
2004501367.tif 000004
2004501367.tif 000005
2004501367.tif 000006
2004501367.tif 000007
2004501367.tif 000008
2004501367.tif 000009
2004501367.tif 000010
2004501367.tif 000011
2004501367.tif 000012
2004501367.tif 000013
2004501367.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成14年6月21日(2002.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【書類名】明細書
【発明の名称】高分子半導体材料を用いた電離放射線検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】選択されたタイプの電離放射線の通過によって電子／正孔対が生成されるポリマー半導体材料又はオリゴマー半導体材料を用いて構成された検出器本体と、
前記検出器本体への電子の注入によってバイアスされる第１のショットキーダイオードを前記検出器本体と共に形成する第１の電極と、
前記検出器本体への正孔の注入によってバイアスされる第２のショットキーダイオードを前記検出器本体と共に形成する第２の電極と、
前記電極間へのバイアス電圧の供給手段と、
電離放射線による前記検出器本体中での電子／正孔対の生成によって生成される、前記電極間を流れる信号の検出手段とを備え、
前記第１及び第２の電極が、前記検出器本体によって分離されている電離放射線検出器。
【請求項２】前記検出器本体が位置規則性ポリチオフェンを用いて構成されたものである請求項１に記載の電離放射線検出器。
【請求項３】前記検出器本体がポリアルキルチオフェンを用いて構成されたものである請求項１又は請求項２に記載の電離放射線検出器。
【請求項４】前記ポリアルキルチオフェンが位置規則性を有するものである請求項３に記載の電離放射線検出器。
【請求項５】前記検出器本体が、電子／正孔対の分離を促進する第２の物質を添加物として含有して構成されている請求項１〜４の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項６】前記検出器本体が、バックミンスターフラーレンを添加物をとして含有して構成されている請求項１〜５の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項７】前記検出器本体が、基板上にフィルムを備えている請求項１〜６の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項８】前記電極の少なくとも１つが、前記検出器本体の一表面にフィルムとして形成されたものである請求項７に記載の電離放射線検出器。
【請求項９】少なくとも１つの前記電極が、少なくとも検出される放射線に対して実質的に透明である請求項８に記載の電離放射線検出器。
【請求項１０】前記電極の少なくとも１つがピクセル化されたものである請求項１〜９の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１１】個々のピクセルからの信号を伝送するために、接続されたワイヤが装備されている請求項１０に記載の電離放射線検出器。
【請求項１２】前記電極の１つが金で構成され、他方がアルミニウム又はカルシウムで構成されている請求項１〜１１の何れかの項に記載の電離放射線検出器。
【請求項１３】実質的に、添付の図面を参照して本明細書で説明され、且つ添付の図面に概略的に示された電離放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は放射線検出器に関する。
【０００２】
電離放射線は、それが物質に与えるエネルギーを通じて検出される。従って、例えば医療分野では、Ｘ線は、そのエネルギーが写真乾板中で引き起こす化学変化によって検出され得る。
【０００３】
しかし、状況によっては、電離放射線を検出する好ましい方法には、シリコンなどの単結晶無機半導体を使用する方法も含んでいる。この材料に入射した電離放射線は、電子的に記録可能な電子／正孔対を発生させる。検出領域は、臨床分野では最も重要である。人体の大きさに適合していなければならない。単結晶シリコンで検出領域の大きい検出器を製造するには、非常に費用がかかる。
【０００４】
無機半導体をベースとする検出器を用いて検出することができる放射線の波長範囲は限られている。入射放射線の光子が吸収されて電子／正孔対（ｅ／ｈ）を生成する場合、そのエネルギーは、価電子帯から伝導帯に電子を励起するのに必要なエネルギーと一致していなければならない。電子を励起するのに不十分な放射性しかもたない光子は、ｅ／ｈ対を生成する可能性が低く、従って検出される可能性も低い。エネルギーの高過ぎる電子も、必要な対を生成する可能性が低く、検出される可能性が低い。従って、検出可能な光子のエネルギー及び波長範囲は、検出器の材料の帯域構造（特にバンドギャップを含む）によって決まる。シリコンその他の適当な無機半導体は、バンドギャップの範囲が限定されている。
【０００５】
本発明の目的は、上記した既知の放射線検出器の１つまたは複数の欠点を克服することにある。
【０００６】
特に、検出領域の大きい放射線検出器を可能にすることが望ましい。これらは、シリコンベースの検出器よりも直接的且つ／又は経済的に製造されることが好ましい。
【０００７】
また、シリコンベースの検出器では検出することができない波長用の放射線検出器の製造を可能にすることが望ましい。
【０００８】
本発明によれば、何れの材料も、選択されたタイプの電離放射線の通過によって電子／正孔対が生成される、ポリマー半導体材料又はオリゴマー半導体材料を用いて構成される検出器本体と、検出器本体への電子の注入によってバイアスされる第１のショットキーダイオードを検出器本体と共に形成する第１の電極と、検出器本体への正孔の注入によってバイアスされる第２のショットキーダイオードを検出器本体と共に形成する第２の電極と、ここで、第１及び第２の電極は、検出器本体によって分離されているのであるが、それら電極間へのバイアス電圧の供給手段と、電離放射線による検出器本体中での電子／正孔対の生成によって生成される、電極間を流れる信号の検出手段とを備えた電離放射線検出器が提供される。
【０００９】
電子及び正孔は、再結合を最小限に抑えて、検出器本体内で長距離を移動することが望ましい。本発明に係る２つのショットキーダイオードは、検出器本体中のそのような再結合に関して、電子及び正孔の有効性を抑制する。
【００１０】
ポリマー／オリゴマー半導体材料は、既知の検出器で使用される無機材料に優る多くの利点をもたらす。共役ポリマー及びオリゴマーは、大面積のデバイスに理想的に適している。これらを溶媒からキャストコート又はスピンコートする、あるいは大面積にわたって蒸着して、基板材料の広い範囲で薄膜を生成することができる。若しくは、これらの材料を溶液から成形することもできる。基板は、平面状にすることも、特定の適用分野に合わせて整形することもできる。利用可能な材料の範囲は、エネルギーギャップの範囲が広いのと同様に、非常に広い。溶媒に溶解させることができる利用可能なポリマーの数は多くなっており、処理が簡単且つ低コストになっている。
【００１１】
ポリマー材料又はオリゴマー材料は共役であることが特に好ましい。
【００１２】
ｅ／ｈ対が検出される確率を高めるには、担体の移動度が比較的高く、担体の寿命が比較的長く、且つトラップされ難いことが望ましい。これらの特性は、ポリマー／オリゴマーを使用することにより、特に位置規則性（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ）ポリチオフェン（特にポリアルキルチオフェンが適していることが既知である）を使用することにより実現することができる。これらの材料は、非常に有効であり、従って高い移動度を得ることができる。
【００１３】
検出器本体は、基板上のフィルムとして形成することができる。
【００１４】
電子／正孔対を検出する手段は、検出器本体によって隔てられた一対の電極を備えていることが好ましい。
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、例示のみを目的として、本発明の特定の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１に示した検出器は基板２を備え、この基板２上に下部電極４があり、下部電極４上に検出器本体６がある。検出器本体６の上側の表面上には、上部電極８がある。これは、あくまで概略的な図である。実際には、ピクセル化された電極セットを備えていることもある。この図では、この構造は任意のトレイ１０中に形成される。
【００１７】
次に、検出器の構造の詳細について説明する前に、検出器の動作について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００１８】
図２では、検出器の上部電極８及び下部電極４がバイアス電圧Ｖｉｎの両端に接続されている。バイアス電圧Ｖｉｎが検出器本体６の帯域構造に及ぼす影響は、図３ａと図３ｂとを比較することによって理解することができる。両図において、準位図の左側の縁部は検出器本体６の負にバイアスされた側に対応し、右側の縁部は正にバイアスされた側に対応する。通常の表記に従って、バンドギャップ内に存在するフェルミ準位はＥＦで示し、価電子帯の上縁および伝導帯の下縁はそれぞれＥｖおよびＥｃで示す（化学用語では、これら帯域の縁はそれぞれ「ＨＯＭＯ」及び「ＬＵＭＯ」と呼ばれる）。
【００１９】
フェルミ準位ＥＦのエネルギーは伝導帯よりも非常に低いので、電離放射線が存在しない状況では、有意な電子注入が起きる可能性は非常に低い。同様に、フェルミ準位のエネルギーは価電子帯よりも非常に高いので、検出器の正の端部で有意な正孔注入が起きる可能性は非常に低い。従って、バイアス電圧Ｖｉｎが印加されているにもかかわらず、検出器には、殆ど、若しくは全く電流が流れない。
【００２０】
しかし、エネルギーε１を有する電離放射線が吸収され、電子が伝導帯に励起され、対応する正孔が価電子帯中で生成すると、これらの電荷担体は、図３ｂに矢印で示すように、バイアス電界の影響下で運動する。これらの担体は、この材料中を金属に向かってドリフトし、２つの電極で反対の電荷の量を増大させる。２つの電極への電荷の到達率が、外部回路で検出された場合に、電離放射線の存在を示すこととなる電流である。
【００２１】
この電流は電子的に検出され、図２では、トランジスタＴ及びこれと関連づけた負荷抵抗Ｒを使用している。この回路については、以下でさらに詳細に説明する。
【００２２】
検出器本体６自体についてさらに詳細に説明すれば、検出器本体６は、有機ポリマー又はオリゴマー材料を用いて構成される。既知の検出器に使用される無機材料では、電離放射線によって生成された電子と正孔は結合しないが、本発明で使用する有機材料では、通常は電子と正孔が結合して励起子となる。電子と正孔の分離は（これらが検出される電流に寄与するように）、検出器本体６に第２の物質を添加することによって促進することができる。この第２の物質は、製造の溶媒段階で混合することができる。適当な材料の１つとして、バックミンスターフラーレン（Ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）（Ｃ６０）がある。
【００２３】
検出器本体６は、入射放射線の光子が電子／正孔対を生成する確率が許容できる範囲となるように、十分に厚い必要がある。現在好ましいポリマーフィルムは、１００％に近いヘッドトゥテイル数（ｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ ｃｏｕｎｔ）を有する位置規則性ポリアルキルチオフェンである。これは、キャストまたは浸漬被覆することによって被覆基体上にフィルムとして形成することができる。フィルムのボイドを最小限に抑えるために、これらの手順は、通常はクロロホルムである溶媒雰囲気中で実行される。特に厚いフィルムの場合には、制御乾燥が必要である。いくつかのタイプの放射線では、フィルムを非常に厚く（１ｍｍのオーダー）する必要があり、このようなフィルムの成形は、その中に被覆基体が配置される任意のトレイ１０によって容易になる。
【００２４】
検出器本体６がオリゴマーフィルムとして形成される場合にも、同様の考察が当てはまるが、但し、材料は、通常は（金属の場合に一般に用いられる温度よりもはるかに低い温度で）蒸着される。いくつかの研究所で、可溶性のオリゴマー材料が開発されており、将来的には、溶液ベースの技術もこれらの材料とともに使用することができるようになるであろう。
【００２５】
電荷担体、即ち電子及び正孔は、再結合を最小限に抑えて材料内で長距離を移動することが望ましい。反対の担体の有効度に依存するところが大きく、これは、検出器本体６と電極４、８との間の接合部で適当なショットキーバリヤを使用することにより抑制することができる。従って、電極材料および本体材料は、通常は、これらの接合がショットキーダイオードとして機能するように選択される。
【００２６】
下部電極４は、上記した実施の形態では、熱蒸着によって基板上に形成した金属フィルムであるが、将来的には、金属の代わりに非常に導電性の高いポリマーが用いられ得る。下部電極４用の金属としては金を用いてもよく、この場合にはアルミニウム又はカルシウムを上部電極８に使用することができる。
【００２７】
電極の一方又は両方は、少なくとも検出する放射線に対して実質的に透明でなければならない。上部電極８はピクセル化され、接続ワイヤで個々のピクセルから信号を伝送する。ワイヤの接続は、上部電極８がアルミニウム製である場合は比較的簡単であるが、カルシウムを用いた場合には若干問題がある。この難点を克服するために、上部電極８を金にして、カルシウムを下部電極４として使用してもよく、金の付着性が良好であれば、金フィルムへのワイヤの接続を行うことができる。金の付着性は、フィルム中のクロムによって高めることができる。カルシウムは、Ｅｃに非常に近い高いフェルミ準位を有するので、正孔注入体としては劣っており、この点でアルミニウムよりも好ましい。
【００２８】
電極に適したその他の材料としては、銀及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）がある。ＩＴＯは、導電性であるが透明ではない。
【００２９】
基板２はガラス又はプラスチックで構成する。
【００３０】
図２に示した検出器回路を再度参照すると、動作中には、電荷を蓄積するｐチャネルトランジスタＴのゲートに負のゲートパルスが印加され、この回路の出力電圧が電圧ＶＤＤに上昇する。入射放射線があると、検出器を通って電荷が漏れる。ゲートは放電され、Ｖｏｕｔは接地電圧付近まで降下する。負方向の出力スパイクが存在しているということは、放射線が検出器に入射していることを示す。負荷は、第２のｐチャネルトランジスタであることが多い。
【００３１】
電離放射線検出のための高度の信号処理技術に関しては、非常に多くの研究がなされている。従って、寿命の短い信号の処理回路も含めて、信号処理に適した回路については、本明細書では詳細には説明しない。
【００３２】
図示したトランジスタＴ及び上記で言及した第２のトランジスタを検出器自体に組み込むことが可能である。これは、その両方または一方を、ポリマー又はオリゴマーを材料とした半導体を有する薄膜トランジスタとして形成することによって達成することができ、検出器本体６に使用したものと同じ材料としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した検出器の概略構造を示す側面図である。
【図２】検出器を組み込んだ回路を示す図である。
【図３ａ】電気的バイアスが印加された場合の検出器本体の帯域構造を示すエネルギー準位図である。
【図３ｂ】電気的バイアスが印加されない場合の検出器本体の帯域構造を示すエネルギー準位図である。
【国際調査報告】
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