(57)【要約】【課題】放射線検出器の電気特性（暗電流、欠陥）を長期に亘って維持する。【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８と、バイアス電極８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、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８と記録用光導電層５との間に、硫化アンチモンからなる第一の中間層７と、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層からなる第二の中間層６とを、第二の中間層６を記録用光導電層５側に向けて積層して設け、第二の中間層６の特定物質平均濃度を０．０００３モル％以上０．００３モル％以下とする。【選択図】図１
2009135212.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、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、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層からなる第二の中間層とを、該第二の中間層を前記記録用光導電層側に向けて積層して設け、
前記第二の中間層の特定物質平均濃度が０．０００３モル％以上０．００３モル％以下であることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記第二の中間層の特定物質平均濃度をｘ（モル％）、前記第二の中間層の層厚をｙ（μｍ）としたとき、ｘ・ｙ≧０．０００３で、ｙ≦３０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】
前記第二の中間層の層厚が１〜３０μｍ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。
【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）と、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】
例えば、特許文献１あるいは特許文献２には、ａ−Ｓｅ層にＳｂ2Ｓ3層（０．０１〜５０μｍ厚）を積層すると、Ｓｅ層とＳｂ2Ｓ3層との界面に依拠して正孔をブロッキングできることが記載されている。また、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３には、ａ−ＳｅにＬｉＦをドープした層を、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。
【特許文献１】特開２００１−２８４６２８号公報
【特許文献２】特開２００１−１７７１４０号公報
【特許文献３】特開平９−３６３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や２に記載されている正孔ブロッキング層は、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、正孔のブロッキングをＳｅ層とＳｂ2Ｓ3層の界面に依存しているため、Ｓｅ層とＳｂ2Ｓ3層の接合界面におけるわずかな特性変化で、正孔ブロッキング特性が変化しやすいためと考えられるが、このため、繰り返し使用後の暗電流特性が一時的に悪化するという問題を抱えている。
【０００７】
一方、特許文献３に記載されている正孔捕獲層は、電極から光電変換層に注入した全正孔を捕獲するために、ＬｉＦ濃度を０．０５〜５％にする必要があるが、このようにドープするＬｉＦの濃度が高いと経時で結晶化を起こしやすくなり、長期に亘って品質を維持することは難しい。
【０００８】
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と考えられる。
【０００９】
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、繰り返し使用後の電気特性（暗電流）や、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】
【００１０】
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、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、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層からなる第二の中間層とを、該第二の中間層を前記記録用光導電層側に向けて積層して設け、前記第二の中間層の特定物質平均濃度が０．０００３モル％以上０．００３モル％以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
前記第二の中間層の特定物質平均濃度をｘ（モル％）、前記第二の中間層の層厚をｙ（μｍ）としたとき、ｘ・ｙ≧０．０００３で、ｙ≦３０であることが好ましい。  
前記第二の中間層の層厚は１〜３０μｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
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、このバイアス電極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と、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、バイアス電極または基準電極のうち、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記録用光導電層との間に、硫化アンチモンからなる第一の中間層と、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層からなる第二の中間層とを、この第二の中間層を記録用光導電層側に向けて積層して設けたので、第一の中間層のみの場合に発生する暗電流のもれを第二の中間層が捕獲し、正孔捕獲能力不足を補うことができ、繰り返し使用後の暗電流を抑制し、長期に亘って電気特性を安定化することが可能である。
【００１３】
特に、第一の中間層と第二の中間層を積層して設けたことにより、第一の中間層がない場合に比べて、第二の中間層の特定物質平均濃度を０．０００３モル％以上０．００３モル％以下と低濃度に抑えることができるため、経時による結晶化が起こりにくく、画像欠陥の増加を抑制えることが可能である。また、第二の中間層の特定物質平均濃度を０．０００３モル％以上０．００３モル％以下と低濃度に抑えることにより、製造時における特定物質に起因する熱ダメージが少ないため、耐久性に優れた放射線画像検出器とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、ＴＦＴ方式にも、また、いわゆる光読取方式にも用いることができる。
【００１５】
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、第二の中間層６、第一の中間層７、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８がこの順に積層されたものである。
【００１６】
アクティブマトリクス層２の拡大断面図を図３に示す。アクティブマトリクス層２は、図３に示すように各画素毎に対応してＴＦＴ３１と蓄積容量３２が形成されており、各ＴＦＴ３１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ＴＦＴ３１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３２は、基板１上に、下部電極３３、絶縁層３４、上部電極３５および電荷収集電極３６がこの順に積層されてなるものである。ここで、蓄積容量３２の上部電極３５のうち、下部電極３３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３３は、バイアス電極８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。
【００１７】
この放射線画像検出器１０は、バイアス電極８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。図１において、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８であり、従って第二の中間層６と第一の中間層７はバイアス電極８と記録用光導電層５との間に、第二の中間層６を記録用光導電層５に向けて設けられている。
【００１８】
バイアス電極８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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
結晶化防止層４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。
【００２２】
第二の中間層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、かつ特定物質をａ−Ｓｅに対して、平均濃度で０．０００３モル％以上０．００３モル％以下、より好ましくは０．０００３モル％以上０．００３モル％未満の範囲で含む層である。
【００２３】
第二の中間層６は、特定物質平均濃度が０．０００３モル％以上０．００３モル％以下であって、第二の中間層の特定物質平均濃度をｘ（モル％）、第二の中間層の層厚をｙ（μｍ）としたとき、ｘ・ｙ≧０．０００３で、ｙ≦３０を満たすことが好ましい。図４を用いて説明する。図４はｘとｙとの関係を示す対数グラフである。上記のｘ・ｙ≧０．０００３で、ｙ≦３０の関係を満たすのは、グラフの斜線部となる（なお、グラフ中の点は実施例における特定物質平均濃度と層厚である）。暗電流のもれ成分を捕獲するのは第二の中間層に含まれる特定物質によるものであり、第二の中間層の層厚が０．１μｍと薄くても、第二の中間層の特定物質平均濃度が０．００３モル％と高ければ、第二の中間層に含まれる特定物質の絶対量は確保され、一方、第二の中間層の特定物質平均濃度が０．０００３モル％と低くても第二の中間層の層厚が１μｍ厚と厚ければ、同様に第二の中間層に含まれる特定物質の絶対量は確保されることになり、第二の中間層の特定物質平均濃度と層厚を適宜調整することにより、第二の中間層に暗電流のもれ成分を捕獲するのに必要な特定物質を保有させることができる。
【００２４】
上記のとおり第二の中間層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１〜３０μｍの範囲とすることが好ましい。第二の中間層６の層厚を１μｍ以上とすることにより特定物質の濃度が０．０００３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、第二の中間層６の層厚を３０μｍ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。なお、第二の中間層の層厚は、基板上に同時に成膜したＳｅ膜中に添加してある特定物質の濃度分布を測定し、中間層における最大特定物質濃度の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ることができる。
【００２５】
第二の中間層６に含有される特定物質が、第二の中間層６と接する第一の中間層７や記録用光導電層５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、第一の中間層７および記録用光導電層５との界面領域における特定物質の濃度は、第一の中間層７および記録用光導電層５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中を拡散して上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。
【００２６】
このような濃度分布とするためには、第二の中間層の母体であるＳｅの蒸着源と、第二の中間層に含有される特定物質の蒸着源を別にし、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、層厚方向に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、第二の中間層の層厚方向における境界を明瞭にし、第二の中間層に隣接する第一の中間層７および記録用光導電層５の機能の阻害を防ぐことができる。
【００２７】
なお、第二の中間層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。
【００２８】
図１に示すように第二の中間層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と第二の中間層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、第二の中間層６を記録用光導電層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と第二の中間層６の相接する界面領域に蓄積させることなく、電極８へ掃き出させることができる。
【００２９】
第一の中間層７は、正孔はブロッキングして電子は通す層であって、硫化アンチモンからなる層である。ここで硫化アンチモンは完全なＳｂ2Ｓ3組成でなくとも、多少の組成のずれを有するものであってもよい。第一の中間層７の層厚は硫化アンチモンの成膜条件にも依存するが、０．１〜１μｍ程度が好ましい。硫化アンチモン膜が正孔ブロッキング層として機能するのは、主に、硫化アンチモン層と相接する第二の中間層６（特定物質を含有する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、第一の中間層７の硫化アンチモン層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、第一の中間層の層厚は０．１μｍ以上が好ましい。
【００３０】
また、バイアス電極の材料を、硫化アンチモン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、第一の中間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、第一の中間層７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。この場合、第一の中間層７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。
【００３１】
このように、第一の中間層と第二の中間層とを記録用導電層とバイアス電極（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、第二の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。
【００３２】
なお、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、第一の中間層７、第二の中間層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８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、従って第二の中間層６と第一の中間層７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、第二の中間層６を記録用光導電層５に向けて設けられている。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、第二の中間層６と第一の中間層７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５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５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、第二の中間層６、第一の中間層７、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８がこの順に積層されたものである。図５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８および基準電極１１である。図５においては、第二の中間層６と第一の中間層７をバイアス電極８と記録用光導電層５との間に、第二の中間層６を記録用光導電層５に向けて設けられている態様を示している。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。
【００３６】
図５に示す光読取方式の放射線画像検出器においても、第一の中間層と第二の中間層とを積層してバイアス電極８と記録用光導電層５との間に積層することで、第一の中間層のみの場合に発生する暗電流のもれを第二の中間層が捕獲し、正孔捕獲能力不足を補うことができ、繰り返し使用後の暗電流を抑制し、長期に亘って電気特性を安定化することが可能である。
【実施例】
【００３７】
（実施例１−８、比較例１−２）
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。
【００３８】
続いて、第二の中間層として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を適宜調節することにより、実施例１−８、比較例２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１〜３０μｍ厚の第二の中間層を形成した（第二の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、第二の中間層を設けなかった）。
【００３９】
続いて、第二の中間層の上に、０．３μｍの層厚の硫化アンチモン（Ｓｂ2Ｓ3）からなる第一の中間層（正孔ブロッキング層）を形成した。この形成した第一の中間層の上に、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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
（暗電流、Ｘ線感度の測定）
上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（７１０ｍｓｅｃ）を１５秒間隔で１０回照射し、その後６０ｓの電流値を計測した。各サンプルの繰り返し後の暗電流とＸ線感度を比較例１に対する相対値として表１に示す。
【００４３】
（第二の中間層の層厚の測定）
放射線画像検出器における第二の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。ＳＩＭＳの測定条件を表２に示す。
【００４４】
（第二の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、２つの界面で挟まれた領域の全Ｌｉカウント数を積分し、第二の中間層の層厚で割り、得られた単位層厚あたりの平均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のように行った。
【００４５】
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。
【００４６】
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。実施例１〜８の測定した特定物質濃度と層厚のプロットを図４に、上記の評価をまとめたものを表１に示す。
【００４７】
【表１】
2009135212.tif 000003
【００４８】
【表２】
2009135212.tif 000004
【００４９】
表１から明らかなように、第二の中間層として、ＬｉＦ濃度を０．０００３モル％以上０．００３モル％以下含有する実施例１〜８では、繰り返しＸ線照射後の暗電流の増加が比較例１〜２に対して有意に少なかった。
【００５０】
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、第一の中間層と、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０．０００３モル％以上０．００３モル％以下である第二の中間層が設けられているので、繰り返し使用後の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、かつＸ線感度の低下を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本実施例では、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】
【００５２】
【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】アクティブマトリクス層の拡大断面図
【図４】第二の中間層における特定物質濃度と層厚との関係を示す対数グラフ
【図５】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
【符号の説明】
【００５３】
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    第二の中間層
７    第一の中間層
８    バイアス電極
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
31    ＴＦＴ
32    蓄積容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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