(57)【要約】  焦電材料は、バルク抵抗率が、２ｅ＋１４Ω*ｃｍ未満、好ましくは５ｅ＋１２Ω*ｃｍ未満であり、かつ下限閾値を超える程度に処理されたタンタル酸リチウムを含む。
2012520576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルク抵抗率が２ｅ＋１４Ω*ｃｍ未満、好ましくは５ｅ＋１２Ω*ｃｍ未満の範囲内になる程度に処理された、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを含む焦電材料。
【請求項２】
前記処理が、化学還元、または結晶格子における正規の位置からの酸素原子の変位であることを特徴とする請求項１に記載の材料。
【請求項３】
ＬｉＴａＯ３およびＬｉＴａＯｎの混合物を含む焦電材料であって、ｎが１または２であり、正規の結晶格子位置での１分子当たりの酸素原子の数を表し、残余の酸素原子は、完全に、または少なくとも正規の結晶格子位置から除去されていてよく、バルク抵抗率が２ｅ＋１４Ω*ｃｍ未満、好ましくは５ｅ＋１２Ω*ｃｍ未満の範囲内になるような混合比であることを特徴とする焦電材料。
【請求項４】
バルク抵抗率が、２ｅ＋１０Ω*ｃｍを超え、好ましくは３ｅ＋１１Ω*ｃｍを超え、さらに好ましくは１ｅ＋１２Ω*ｃｍを超えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の材料。
【請求項５】
単結晶として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料。
【請求項６】
基板（１〜３）上の検出素子（１０）を含み、検出素子が請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦電材料を含むことを特徴とする放射線センサ（４０）。
【請求項７】
焦電材料が、薄膜、または基板に取り付けられた薄い自己支持板、として形成されていることを特徴とする請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
基板が、検出素子の大部分が上方に位置する切欠き（２）を有する回路基板（１）を含むことを特徴とする請求項６または７に記載のセンサ。
【請求項９】
少なくとも１つの表面に接続バンプまたはパッド（４３）を有するＳＭＴ筐体（４１）を含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１０】
筐体内に信号処理部（４４）を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のセンサ。
【請求項１１】
基板上の検出素子を含む放射線センサの作製方法であって、
基板を準備し、
修飾タンタル酸リチウム材料のタンタル酸リチウム検出素子を形成し、
検出素子を基板に設置し、
検出素子を基板上の配線に接続し、
筐体を準備し、
検出素子を筐体内に設置し、
配線を筐体の端子に接続することを特徴とする方法。
【請求項１２】
検出素子が、自己支持構造へと予め作製されることを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１３】
修飾タンタル酸リチウムの焦電放射線検出のための使用。
【請求項１４】
バルク抵抗率が、２ｅ＋１４Ω*ｃｍ未満、好ましくは５ｅ＋１２Ω*ｃｍ未満であり、好ましくは２ｅ＋１０Ω*ｃｍを超え、より好ましくは３ｅ＋１１Ω*ｃｍを超えるタンタル酸リチウムの、焦電放射線検出のための使用。
【請求項１５】
使用するタンタル酸リチウムが、化学還元によって、または、正規の結晶格子位置からの酸素原子の変位のための結晶格子修飾によって修飾されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提部に従う焦電材料、放射線センサ、放射線センサの作製方法、ならびにタンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦電材料は、温度勾配を経験すると、電荷を、したがって電圧または電流を、生成する異方性材料である。温度勾配は、環境の温度の変化、または放射線、特に、材料に当たってそこで温度へと変化する赤外放射線（ＩＲ）の、どちらからももたらされる。焦電材料によって生成される電荷／電圧／電流は、温度変化の検出、または、適切な後続の信号評価を用いることによる直接的な温度検出に使用することが可能である。
【０００３】
図１ａは、焦電放射線検出素子のための一般的な検出素子構成を示す。符号１０が焦電材料検出素子である。これは、平坦なチップ様装置であり得る。電気信号は、チップ様装置の対向する主表面間に現れ得る。主表面は、焦電材料を電気的に接続するために、および、焦電材料の表面に熱的に誘起される電荷を枯渇させるために、導電性の材料７ａ，７ｂによって部分的にまたは全体的に覆われてよい。随意的に、ＩＲ放射線などの検出すべき量の吸収を高めるために、電極上および／または焦電材料上に吸収層６を設けることも可能である。焦電材料は、検出素子として好適な形態を有するように形状を定めて製造することができる。焦電材料の厚さＤは、２０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍがよい。電気的には、この検出素子はキャパシタの特性も有する。
【０００４】
放射線の入射または環境温度の変化があると、検出素子１０は、温度の変化（ｄＴ／ｄｔ≠０）を経験し、これに応じて、その異方性材料の対向表面に電荷を生成する。これらの電荷は、焦電材料検出素子１０の対向する面に接続された対向端子４ａおよび４ｂからの電圧として検出され得る。
【０００５】
焦電検出素子１０のための種々の材料が知られている。それらのいくつかは、主成分として鉛を含有する。他にもいくつかの不利益があるが、これらの材料は、ＥＵのＲＯＨＳガイドラインに従っておらず、この点で不利である。しかも、それらはキュリー温度が低く、したがって、それらの焦電特性は、はんだづけ、一般的な取扱い、および高温動作の間に達し得る温度によって危うくされる。
【０００６】
タンタル酸リチウム（「ＬｉＴａ」，ＬｉＴａＯ３）およびニオブ酸リチウム（「ＬｉＮｂ」，ＬｉＮｂＯ３）は、圧電材料である。これらは焦電特性も有する。しかし、以下に説明する理由によって、これらの焦電特性は、利用されておらず、むしろ、実際に望まれる圧電用途においてノイズ源であると考えられている。ＬｉＴａおよびＬｉＮｂは、ＲＯＨＳに従っているが、その焦電特性の中に、特に変化する環境温度の影響下での電気信号出力特性に関して、重大な不利益を有している。これについて、図２を参照して説明する。
【０００７】
図２において、一般的な経時的温度曲線Ｔ（ｔ）を曲線２１で示す。温度変化は、たとえばセンサの傍らを通る人からの動き検出に含まれる検出すべき１次信号から生じ（継続時間数秒）、または、たとえば昼から夜への環境温度変化、直射日光への露出、もしくは加熱もしくは冷却装置への接近といった環境温度の変化などの、歪／ノイズから生じる（継続時間数秒〜数時間）。曲線２２，２３は、放射線で誘起されるものではない環境温度変化の影響下での、従来のＬｉＴａまたはＬｉＮｂの関連する出力信号を示す。一般に、出力信号は、温度が変化するにつれて増大し、温度が一定になると低下する。その意味で、主電気信号は、多かれ少なかれ経時的温度変化ｄＴ／ｄｔ（時間に対するＴの微分係数）に対応する。ＬｉＴａおよびＬｉＮｂの焦電係数は比較的高く、したがって、基礎的な観点では、これらの材料は焦電検出器に適している。その上、これらは約６０２℃という高いキュリー温度を有する。
【０００８】
しかしながら、上述の主出力信号に加えて、ＬｉＴａおよびＬｉＮｂＯ３は、特に環境温度が変化するときに、電気特性におけるピーク２３で例示される火花放電も示す。これらのピークは、センサ全体の温度変化の間に焦電材料の表面に蓄積する電荷、および、予測不能の表面効果に基づいて統計的に発生する放電に由来する。ＬｉＴａは、４ｅ＋１４Ωｃｍを超える非常に高いバルク抵抗率を有している。この高いバルク抵抗率のため、電荷は発生したその地点に局所的に蓄積する。局所的不均一性および局所的絶縁特性に依存して、蓄積電荷は比較的高い局所電圧になり、これが、図２の符号２３で示されるように、小さな火花の形態で放電する。このような火花は、出力信号の質に対して強い影響を有する。火花は、出力信号を予測不能にし、出力信号の信号−ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を悪化させる。この理由（つまり、高いバルク抵抗率）により、従来のＬｉＴａは、焦電材料として実際に広く使用されていなかった。
【０００９】
前述のように、ＬｉＴａは圧電用途において周知である。アクチュエータ用途において、ＬｉＴａの焦電特性は、圧電アクチュエータの駆動信号と比較して作用が小さく弱いので、真に重要ではない。しかし、センサ用途においては、ＬｉＴａの焦電特性は問題となる。所望の圧電信号が、温度が変化するときに、重なる焦電信号成分を含むからである。よって、特にＬｉＴａを圧電センサ素子として使用することが望まれるときには、ＬｉＴａの焦電特性を回避または低減することが強く望まれる。これは、火花放電特性２３および１次焦電信号２２の双方について言える。
【００１０】
YAMAJU CERAMICS CO., LTD による論文「Ｂｌａｃｋ−ＬＴ  Ｂｌａｃｋ−ＬＮ」には、いわゆる「Ｂｌａｃｋ−ＬＴ」（「ＬＴ」はタンタル酸リチウムを指す）および「Ｂｌａｃｋ−ＬＮ」（「ＬＮ」はニオブ酸リチウムを指す）が記載されている。これらの物質においては、経時的な温度勾配によって生じて、圧電的に生成される信号成分に重なる信号成分を除くために、これらの材料の焦電特性を抑制する対策がなされている。基本的に、ｂｌａｃｋ−ＬＴ材料は、通常の４．５ｅ＋１４Ωｃｍに比べて、たとえば２．３ｅ＋１１Ωｃｍまたは２．１ｅ＋１０Ω*ｃｍという低いバルク抵抗率を有している。
【００１１】
欧州特許出願公開第ＥＰ１７４１８０９Ａ１号には、圧電酸化物単結晶のための静電電荷制御処理、および静電電荷制御処理用装置が記載されている。タンタル酸リチウム単結晶および還元剤が、そのウェハ材料を還元するための処理タンクに収容される。
【００１２】
米国特許第７３２３０５０号は、タンタル酸リチウム結晶の生産方法を開示している。還元性の雰囲気中でキュリー温度以上の温度での熱処理に付されたタンタル酸リチウムを含有する第１の材料が、単極性タンタル酸リチウム結晶に重ねられ、次いで、その結晶が、還元性の雰囲気中でキュリー温度未満の温度での熱処理に付される。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の目的は、焦電用途の材料、焦電センサ、放射線センサの作製方法、ならびに、ＲＯＨＳに従いかつ比較的高いキュリー温度を有しながら、適度の感度および信号／ノイズ比で放射線を検出することを可能にする、タンタル酸リチウムおよびニオブ酸リチウムの使用を提供することにある。
【００１４】
この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に向けられている。
【００１５】
焦電材料は、材料のバルク抵抗率が、ある第１の閾値未満となり、かつ、好ましくは他の低い第２の閾値を超えるように、処理または修飾されたタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを含む。その処理または修飾は、化学還元工程、結晶格子修飾工程、または混合工程であり得る。
【００１６】
バルク抵抗率は、材料特性であり、時には「比抵抗」と呼ばれ、ギリシャ文字ρ（ロー）で表記される。その次元は、オーム＊メートル（Ω*ｍ，Ωｍ）であるが、当然、オーム＊センチメートル（Ω*ｃｍ，Ωｃｍ）で表されることもある。
【００１７】
本発明の態様は、また、修飾タンタル酸リチウムまたは修飾ニオブ酸リチウムの、焦電検出ための、つまり熱放射線（ＩＲ放射線など）の検出のための、使用でもある。他の態様は、前記焦電材料を有する焦電センサ、および、そのような焦電センサの作製方法である。
以下、本発明の実施形態およびその態様について、図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】放射線検出素子の断面図である。
【図１ｂ】放射線検出素子の可能な搭載形態の断面図である。
【図１ｃ】放射線検出素子の他の可能な搭載形態の断面図である。
【図１ｄ】放射線検出素子の他の可能な搭載形態の断面図である。
【図１ｅ】放射線検出素子の他の可能な搭載形態の断面図である。
【図１ｆ】放射線検出素子の他の可能な搭載形態の断面図である。
【図１ｇ】放射線検出素子の他の可能な搭載形態の断面図である。
【図２】従来のタンタル酸リチウムおよび修飾タンタル酸リチウムの特性を示す図である。
【図３】バルク抵抗率に関する特性を示す図である。
【図４ａ】センサを模式的に示す図である。
【図４ｂ】センサを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書において、同一の参照符号は同一の特徴を指す。特徴は互いに組み合せることができるものとし、明示的に述べられない場合でも、特徴の組合せを排除する技術的理由がない限り、特徴は組み合せ得るものとする。装置の特徴はその特徴を実現する製造工程の開示でもあり、逆に、製造工程は実現される装置の特徴の開示でもあると理解すべきである。
【００２０】
焦電材料は、材料のバルク抵抗率が、２ｅ＋１４Ω*ｃｍ（＝２*１０１４Ω*センチメートル）未満、好ましくは２ｅ＋１３Ω*ｃｍ未満、より好ましくは５ｅ＋１２Ω*ｃｍ未満となるように、処理または修飾されたタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムを含む。好ましくは、バルク抵抗率は、２ｅ＋１０Ω*ｃｍを超え、好ましくは１ｅ＋１１Ω*ｃｍを超え、より好ましくは３ｅ＋１１Ω*ｃｍを超え、さらに好ましくは１ｅ＋１２Ω*ｃｍを超える。
【００２１】
上述の上側閾値未満の値へのバルク抵抗率の低減は、材料にいくらかの導電性を加え、したがって、電荷の局所的に蓄積する傾向が低下し、図２に示す火花２３が抑制される。一般に、バルク抵抗率が低いほど、火花の発生は低くなる。
【００２２】
しかし、同時に、１次信号が悪化する。これは、低下したバルク抵抗率に起因する比較的低い材料抵抗率によって、１次信号がある程度短絡するという単純な理由による。それでもなお焦電材料として適度に機能する材料を得るために、処理または修飾は、バルク抵抗率が前述の下側閾値の１つよりも上に保たれるように、行われる。これによって、材料は、充分な１次信号振幅Ａi（図２の曲線２４に対応）を示す。
【００２３】
検出素子の構造は、図１ａに示したようなものでよく、同図を参照しながら説明する。接点７ａ，７ｂは、金属の薄層でよく、たとえば、蒸着された金である。吸収層６を設けてもよい。それは、接触層７ｂに接触するための切欠きを有してよい。この形状を有するように、製造方法において、検出素子１０は予め製造されていてよい。
【００２４】
図２において、曲線２４，２５は、上記のように処理または修飾されたタンタル酸リチウムの電気的特性を示す。低下したバルク抵抗率のため、主信号２４の信号出力振幅Ａｉは、従来のタンタル酸リチウムの信号出力振幅Ａｃよりも低くなり得る。しかし、火花の発生も、符号２５で示されるように、通常、発生頻度および振幅の両方において、大きく低下する。このような特性は、主信号振幅または強度の低下にもかかわらず、放射線検出にとって、従来の非処理タンタル酸リチウムよりもはるかに良い。
【００２５】
比較的高いキュリー温度が望ましい。キュリー温度は、それよりも高いと、材料の異方性が失われることによって、材料が感度の点で不可逆的に劣化する温度限度を、定めるからである。回路要素の高い温度は、特にはんだづけの間に、到達され得る。これは、特に、はんだづけの熱が検出部品にほとんど直接入る、ＳＭＴ（Surface Mounting Technology：表面実装技術）およびＳＭＤ（Surface Mounted Devices：表面実装装置）を使用する場合に当てはまる。温度損傷を避けるためには高いキュリー温度が望ましく、この基準は、従来のならびに修飾したＬｉＴａおよびＬｉＮｂの双方によって、満たされている。
【００２６】
図３は、定められた閾の背後に存在する考察事項を定性的に示す。横軸は、Ωｃｍで表したバルク抵抗率であり、左から右に高くなる。符号３５は、焦電材料として最も好適に使用されるバルク抵抗率の範囲を示しており、最も好ましくは、範囲３５の左の範囲３６（つまり、より低いバルク抵抗率）および範囲３５の右の範囲３７（つまり、より高いバルク抵抗率）は使用されない。
【００２７】
曲線３１は、火花強度ＳＩを定性的に表しており、これは、統計的な発生頻度、強度、エネルギなどのうちの１以上でもあり得る。曲線３２は、火花が重なっている１次信号強度ＭＩの測定量である。
【００２８】
上で説明したように、曲線３１に示される火花強度は、電荷が局所的に蓄積して火花放電に至るので、バルク抵抗率が高くなるにつれて高くなる。この撹乱作用は、バルク抵抗率を、適度に低下した火花強度を伴う値にまで低下させることによって、低減する。図３において、横軸上の値３４は、バルク抵抗率のそのような上側閾値を表す。そこから図の左側に向って火花強度は連続的に低下し、したがって、この特性のみに関しては、できるだけ低いバルク抵抗率が望ましいであろう。
【００２９】
しかしながら、バルク抵抗率は、火花強度だけでなく、曲線３２で定性的に示されているように、主信号振幅にも影響する。バルク抵抗率の低下（バルク導電性の上昇に対応）は、実際には、火花放電をもたらすことになる電荷の均等化のみならず、主信号の均等化または短絡化も招く。この特性に関しては、できる限り高いバルク抵抗率が望ましく、バルク抵抗率は、適度の主信号出力を提供するために、ある閾値よりも上に保たれなければならない。バルク抵抗率のこのような下側閾値を、横軸上に値３３として示す。その左では、主信号がかなり短絡するほどバルク抵抗率が低く、主信号出力の絶対値が充分でなくなる。値３３の右では、主信号出力が適度になり、したがって、この特性については、できるだけ高いバルク抵抗率が望ましいであろう。
【００３０】
上記の考察に加えて、焦電検出に好適であるためには、材料は、曲線３２で表される主出力信号が、充分に強くなければならず、しかも、曲線３２で表される主信号量と、たとえば曲線３１で表される火花放電などの、ノイズ量との相対値であるＳ／Ｎ比が、充分に高くなければならない。
【００３１】
火花強度を抑え主信号強度を維持することを、適度のレベルおよび適度のＳ／Ｎ比の両方の点で達成する上述の基準の下では、ＬｉＴａを修飾するための有益な範囲を見出すことが、当然可能であるというわけではない。しかし、上述の考察に基づく本発明者の試験から、所望のバルク抵抗率が調節可能であるならば、材料を焦電材料として使用し得るようなバルク抵抗率の適度の範囲が、存在することが判明した。
【００３２】
未処理のタンタル酸リチウムを処理して、充分な火花抑制、充分な主信号、および充分なＳ／Ｎ比が得られるように、つまり、換言すれば、下側閾値３３が上側閾値３４よりも低く、よって、これらの閾値の間に範囲３５が存在するように、することが可能である。前述のように、上側閾値の値３４は、２ｅ＋１４Ω*ｃｍ、２ｅ＋１３Ω*ｃｍまたは５ｅ＋１２Ω*ｃｍでよい。下側閾値の値３３は、２ｅ＋１０Ω*ｃｍ、１ｅ＋１１Ωｃｍ、３ｅ＋１１Ω*ｃｍまたは１ｅ＋１２Ω*ｃｍでよい。
【００３３】
本発明に従うタンタル酸リチウム材料は、好ましくは単結晶であるが、多結晶体であってもよい。この材料は、焦電異方性の方向に見て、対向する面つまり対向表面で電気的に接続される比較的薄い層であり得る。この材料は、対向する面に電気接点を有する独立した自己支持装置として製造することもできる。
【００３４】
図１ｂ〜図１ｇは、可能な搭載形態を示す。検出素子１０は、好ましくは、自己支持型であって、その小さな部分（面積の２０％未満、好ましくは１０％未満）のみが、環境ガス以外の熱質量に接触するように、保持される。検出素子１０は、以下において違う説明がなされる場合を除いて、図１ａに示す形状でよい。
【００３５】
図１ｂに示すように、検出素子１０は、その１つの縁または角にて基板１に取り付け得る。その取り付けは、電気的接続も成してよい。基板は、その上に配線４ａ，４ｂを有する回路基板でよい。検出素子１０の主要部は基板の切欠きの上方に位置する。よって、素子１０は環境ガス／空気以外の熱質量から熱的に隔離され、入射するＩＲ放射線は検出素子１０自体の温度変化へと良好に変換される。他方の電気的接続（上面）は、ボンディング接続１１でよい。
【００３６】
図１ｃにおいて、検出素子１０は、たとえば、導電性を有ししたがって電気接続も提供する距離維持部品５によって、基板１の上方に保持される。同様に、検出素子１０は、図１ｄに示すように、切欠き２を有するフレーム１に保持された薄膜３上に保持されてもよい。
【００３７】
前述のように、基板１への検出素子１０の電気接続の１つ（図１ｂ，１ｃにおける左側）は、機械的強度を提供してもよく、したがって二重の機能を有し得る。
【００３８】
図１ｅにおいて、検出素子は、互いに反対側の両縁で、基板によって支持される。矩形の検出素子の不図示の縁（描画面の上方および下方）は、基板によって支持されても、されなくてもよい。切欠きの１つの縁（図１ｅにおける左側）の下面金属層７ａは、基板１上の配線４ａに直接載置することができる。他方の縁（図１ｅにおける右側）では、下面は他の配線４ｂ上に載置された金属層部７ｃを有する。この金属層部７ｃは、間隙１３によって下面の他の金属層７ａから分離されるが、貫通接続配線または検出素子１０の縁を回る金属層１２によって、上面の金属層７ｂと接続されてよい。
【００３９】
図１ｆは、他の接続構成を示している。対向主表面は、導電性の材料７ａ，７ｂで部分的にまたは全体的に覆われてよい。切欠きの１つの縁（図１ｆにおける左側）の金属層７ａの下面は、基板上の配線４ａに直接載置され、一方、他方の縁では、検出素子１０および基板１の少なくとも１つは、絶縁つまり非導電にされており、上面金属層から基板のこの部分の別の配線パターン部分４ｂまで、接続たとえばボンディング接続１１が設けられている。
【００４０】
図１ｇは、さらに他の接続構成および等価回路を示している。上主表面は導電性の材料７ｂで部分的にまたは全体的に覆われてよい。下面は、たとえば、図１ｅの間隙１３に類似する微小な間隙によって分離された、別個の、好ましくは対称的な、２つの金属層７ａおよび７ｃを有しており、これらは、たとえば図示したように切欠きの２つの縁に載置することによって、別個の配線４ａおよび４ｂに接続される。電気的には、これは、等価回路に示されるように、一方が第１の部分７ａ−１０ａ−７ｂによって構成され、他方が第２の部分７ｂ−１０ｂ−７ｃによって構成される、２つの逆平行検出素子部の配置を現出する。この配置は、たとえば環境温度変化に由来する、逆平行検出素子部の双方に影響する信号に、コモンモード阻止を提供する。しかし、そうすると、検出すべき放射線は、通常２つの部分に非対称に達して、それらの一方のみが、他方からの逆の信号によって相殺されない、または部分的にのみ相殺される信号を生成するように、導かれなければならず、たとえば、それらの一方のみに達するように導かれなければならない。この目的ために、筐体は、放射線の入口として結像レンズ４２またはスリット開口を有してよく、あるいは、一方の部分が陰にされてもよい。
【００４１】
放射線検出のためのセンサ４０を、図４に模式的に示す。センサ４０は、上述の焦電材料の１以上の検出部１０を各々有し、検出部１０を熱質量（ヒートシンク）から絶縁するための熱絶縁構造１〜３上に搭載された、１以上の検出素子９を含む。検出素子９自体は、図１に示したように作製してよく、図１を参照して説明した特徴を有してよい。
【００４２】
基板上の検出素子を含む放射線センサ４０の作製方法は、上述のまたは以下に述べる、特に上述のバルク抵抗率が達成された修飾タンタル酸リチウムまたは修飾ニオブ酸リチウムで検出素子を形成する工程と、熱絶縁基板を準備する工程と、検出素子を基板に設置し電気的に基板に接続する工程とを含む。こうして形成された検出素子９は、筐体基板に設置して、その端子に接続してよい。筐体は、次いで、予め作製された収容蓋によって閉じてよい。
【００４３】
形成工程は、最初に、バルク材料（たとえば、完全なウェハまたは大きなチップまたはユニット）を所望のバルク抵抗率を有するように修飾する修飾工程、次いで、該修飾バルク材料から所望の検出素子を形作る（たとえば、鋸切断、エッチングまたは他の分離方法による）工程を含んでよく、あるいは、最初にバルク材料から形作る工程、その後に修飾工程を含んでもよい。
【００４４】
処理は、化学還元、結晶格子修飾、または、従来のＬｉＴａと還元もしくは格子修飾されたＬｉＴａとを混合する混合操作を含んでよい。
【００４５】
本発明の１つの態様は、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムの、放射線検出、特に焦電放射線検出のための、または放射線もしくは温度検出器への使用であり、ここで、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムは、上述のバルク抵抗率を達成するために上述のように処理／修飾されて、センサの検出素子９の検出部１０として提供される。
【００４６】
センサ４０は、検出素子９、たとえば蓋と基板とを含む筐体４１、筐体またはその蓋に設けられ、放射線透過性構造によって覆われ／閉じられ得る、好ましくは、放射線を検出素子１０に、または空間分解能をもたらすために並置された複数の検出素子の１つに、集光させるための結像特性（レンズ）を有する放射線入口窓４２、および、たとえば、筐体（その基板）から延出するワイヤ、または、内部の部品に接続されプリント回路基板に対するＳＭＴのための、センサ筐体の外面（たとえば基板）の複数のバンプもしくは金属パッドなどの、端子４３を有するであろう。
【００４７】
センサ４０は、同一の筐体内に、センサのある領域にわたって分散され、独立して検出する複数の焦電検出素子９を有してもよい。同様に、上述のように、１つの基板１〜３が、独立して検出する数個の焦電検出部１０を保持してもよい。
【００４８】
センサ４０は、検出部１０とセンサの出力端子４３との間の信号の流れに位置する信号評価および転送回路を含み、筐体に収容された信号処理部４４を含んでもよい。この信号処理部は、１つ以上の信号整形手段４４ａ、信号フィルタ手段４４ｂ、複数の検出部１０または複数の検出素子９に対してポーリング／サンプリングを行う時間順次ポーリング手段４４ｃ、アナログ−デジタル変換手段４４ｄ、環境温度補償手段４４ｅ、特性適合手段４４ｆ、検出部の特性値のための書込み可能手段４４ｇ、検出量のおそらくは時間順次の出力、および特性値の入力を制御する入力／出力制御回路４４ｈ、を含み得る。センサは、２つ、３つ、４つ、５つまたはそれ以上の端子４３を含み得る。
【００４９】
検出すべき放射線は、波長が１μｍを超える、または２μｍを超えるＩＲ放射線であり得る。筐体は、上述のように覆われてもよい放射線入力窓を有するＴＯ（トランジスタアウトライン）筐体（たとえば、ＴＯ５，ＴＯ８，ＴＯ７，Ｔ０４１，ＴＯ４６，Ｔ０１８，ＴＯ３９，ＴＯ２２）であってよい。タンタル酸リチウムは、ＬｉＴａＯ３という化学式を有する。これは結晶性の物質である。低いバルク抵抗率を得るための処理は、考慮対象の物質が、程度に差はあるにせよ、３個よりも少ない酸素原子を含む分子となるようにする化学還元を含み得る。処理または修飾はまた、正規の結晶格子における通常の位置と比べて、１分子当たり１個以上の酸素原子を変位させ、変位させる酸素原子を材料から完全に取り去らないように、従来のＬｉＴａまたはＬｉＮｂの正規の結晶格子を変化させる過程であってもよい。
【００５０】
この意味で、本発明の焦電材料は、従来のタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）と、酸素含有量の少ないＬｉＴａＯ３−Ｘ（たとえば、ＬｉＴａＯ２またはＬｉＴａＯなど）の分子との、または、正規の結晶格子位置との比較において変位した酸素原子を有する分子との、混合物であると記載することもできる。本発明の焦電材料は、それでも、単結晶（層）であり得る。ただし、本発明の焦電材料は、多結晶構造でもあり得る。この混合物は、上記のバルク抵抗率が得られるものである。「処理または修飾されたタンタル酸リチウム」という用語は、酸素の量が低下した、または、酸素原子が正規の格子位置から変位した従来のＬｉＴａを用いて得られる、おそらくは従来のＬｉＴａとの一定の混合比の、バルク抵抗率の低下した、従来のＬｉＴａを含む物質を指す。結晶格子修飾は、本質的にすべての分子が修飾され、または、それらの一部のみが修飾されるように、行うことができる。
【００５１】
上記の説明は、タンタル酸リチウムを中心に行った。定性的には、同じ考察が、ニオブ酸リチウムにも当てはまり、この従来からの材料はＬｉＮｂＯ３である。還元または結晶格子修飾は、ＬｉＴａについての説明と同様にして行うことができる。非処理／従来のニオブ酸リチウムと比較すると、バルク抵抗率は、従来の材料の５０％未満、２０％未満、または１０％未満の値にまで低下し得る。利用される範囲の下限は、従来／非処理の材料の値の１％または３％であり得る。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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