JP2018155720A

JP2018155720A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2018155720A
Application number: JP2017055135A
Authority: JP
Inventors: 勲高須; Isao Takasu; 和田　淳; Atsushi Wada; 淳和田; 怜美田口; Satomi Taguchi; 光吉小林; Mitsuyoshi Kobayashi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: US10193093B2; US20180277779A1; JP6666291B2

Abstract

【課題】効率を向上できる放射線検出器を提供する。【解決手段】実施形態によれば、放射線検出器は、第１導電層、第２導電層及び中間層を含む。前記中間層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられる。前記中間層は、複数の粒子と、前記複数の粒子の周りに設けられた部分を含む有機半導体領域と、を含む。前記複数の粒子の少なくとも一部の径は、１ナノメートル以上２０ナノメートル以下である。前記複数の粒子の第１バンドギャップエネルギーは前記有機半導体領域の第２バンドギャップエネルギーよりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

放射線検出器において、効率の向上が望まれる。

特許第５４６０７０６号公報

本発明の実施形態は、効率を向上できる放射線検出器を提供する。

本発明の実施形態によれば、放射線検出器は、第１導電層、第２導電層及び中間層を含む。前記中間層は、前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられる。前記中間層は、複数の粒子と、前記複数の粒子の周りに設けられた部分を含む有機半導体領域と、を含む。前記複数の粒子の少なくとも一部の径は、１ナノメートル以上２０ナノメートル以下である。前記複数の粒子の第１バンドギャップエネルギーは前記有機半導体領域の第２バンドギャップエネルギーよりも大きい。

図１は、第１の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。第１の実施形態に係る放射線検出器におけるエネルギーバンドを例示する模式図である。第２参考例の放射線検出器におけるエネルギーバンドを例示する模式図である。第１の実施形態に係る放射線検出器の一部の要素の特性を例示するグラフ図である。第１の実施形態に係る放射線検出器の一部の要素を例示する模式図である。第１の実施形態に係る放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。第２の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る放射線検出器１１０は、第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０を含む。

中間層３０は、第１導電層１０及び第２導電層２０の間に設けられる。この例では、基板５０が設けられている。基板５０と第２導電層２０との間に第１導電層１０が位置する。

第１導電層１０から第２導電層２０に向かう方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、第１導電層１０、中間層３０及び第２導電層２０の積層方向である。これらの層は、Ｚ軸方向に対して実質的に垂直な平面に沿って広がる。

中間層３０は、複数の粒子３１と、有機半導体領域３２と、を含む。有機半導体領域３２は、複数の粒子３１の周りに設けられた部分を含む。例えば、有機半導体領域３２の中に、複数の粒子３１が分散される。複数の粒子３１の少なくとも２つは、互いに離れても良い。複数の粒子３１の少なくとも２つが、互いに接してもい。例えば、有機半導体領域３２は、複数の粒子３１の少なくとも一部の周りを囲む。複数の粒子３１の１つの一部が、有機半導体領域３２から露出しても良い。

有機半導体領域３２は、有機半導体材料を含む。有機半導体領域３２は、例えば、ｎ形半導体領域３３と、ｐ形半導体領域３４と、を含む。ｎ形半導体領域３３及びｐ形半導体領域３４は、互いに積層されても良い。複数のｎ形半導体領域３３と、複数のｐ形半導体領域３４が、互いに混合されても良い。有機半導体領域３２は、例えば、高分子を含む。有機半導体領域３２の例については、後述する。

第１導電層１０及び第２導電層２０は、電極として機能する。第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０を含む積層体ＳＢに、放射線８１が入射する。第１導電層１０及び第２導電層２０の少なくとも一方は、放射線８１に対する透過性を有する。この例では、第２導電層２０を介して、放射線８１が中間層３０に入射する。中間層３０において、放射線８１のエネルギーにより、移動可能な電荷が生成される。電荷の量は、例えば、放射線８１のエネルギーの強度に依存する。第１導電層１０と第２導電層２０との間にバイアス電圧を印加することで、この電荷が取り出される。

例えば、検出回路７０が設けられる。検出回路７０は、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続される。検出回路７０は、積層体ＳＢに入射する放射線８１の強度に応じた信号７０ｓを出力可能である。

実施形態において、複数の粒子３１の少なくとも一部の径は、１ナノメートル（ｎｍ）以上２０ｎｍ以下である。複数の粒子３１は、例えば、「ナノ粒子」である。

実施形態においては、複数の粒子３１のバンドギャップエネルギー（第１バンドギャップエネルギー）は、有機半導体領域３２のバンドギャップエネルギー（第２バンドギャップエネルギー）よりも大きい。

この構成により、放射線を高効率で検出できる。後述するように、例えば、放射線８１が、積層体ＳＢに入射する。放射線８１が複数の粒子３１に照射されると、放射線８１のエネルギーにより、複数の粒子３１において励起が生じる。励起されたエネルギーが、複数の粒子３１から有機半導体領域３２に移動する。この移動は、例えば、粒子の発光過程を伴わない、直接の移動であると考えられる。このことが、高効率が得られる原因であると推定される。

例えば、複数の粒子３１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）及びセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の少なくとも１つを含む。ＺｎＯのバンドギャップエネルギーは、約３．４４ｅＶである。ＺｎＳのバンドギャップエネルギーは、約３．８４ｅＶ〜約３．９１ｅＶである。ＺｎＳｅのバンドギャップエネルギーは、約２．８３ｅＶである。これらの材料のバンドギャップエネルギーは、比較的大きい。

一方、有機半導体領域３２の材料の第２バンドギャップエネルギーは、例えば、１．０ｅＶ以上３．０ｅＶ以下である。

以下、中間層３０に放射線８１が入射したときの中間層３０におけるエネルギーの変換の例について説明する。

図２は、第１の実施形態に係る放射線検出器におけるエネルギーバンドを例示する模式図である。
図２には、粒子３１における伝導帯のエネルギーＥｃ３１、粒子３１における価電子帯のエネルギーＥｖ３１、ｎ形半導体領域３３における伝導帯のエネルギーＥｃ３３、ｎ形半導体領域３３における価電子帯のエネルギーＥｖ３３、ｐ形半導体領域３４における伝導帯のエネルギーＥｃ３４、及び、ｐ形半導体領域３４における価電子帯のエネルギーＥｖ３４が例示されている。

粒子３１のバンドギャップエネルギー（第１バンドギャップエネルギーＥ１）は、エネルギーＥｃ３１とエネルギーＥｖ３１との差である。

ｎ形半導体領域３３におけるバンドギャップエネルギーは、エネルギーＥｃ３３とエネルギーＥｖ３３との差である。

ｐ形半導体領域３４におけるバンドギャップエネルギーは、エネルギーＥｃ３４とエネルギーＥｖ３４との差である。

有機半導体領域３２が複数の領域（例えばｎ形半導体領域３３及びｐ形半導体領域３４など）を含む場合は、複数の領域のそれぞれのバンドギャップエネルギーの平均を、有機半導体領域３２の第２バンドギャップエネルギーＥ２として用いることができる。ここでは、図２に示す例において、第２バンドギャップエネルギーＥ２を、エネルギーＥｃ３３とエネルギーＥｖ３３との差として示している。

図２に示すように、放射線検出器１１０においては、第１バンドギャップエネルギーＥ１は、第２バンドギャップエネルギーＥ２よりも大きい。

放射線８１が、粒子３１に照射される。粒子３１において、励起が生じる。励起のエネルギー８１Ｅが、有機半導体領域３２（この例では、ｐ形半導体領域３４）に移動する。これに伴い、ｐ形半導体において励起が生じる。その後、ｐ形半導体領域３４からｎ形半導体領域３３に、励起された電子８１ｅが移動する。例えば、このようなエネルギーの移動が生じる。このように、放射線８１に基づいて電荷（電子と正孔）が生じる。の電子は、ｎ形半導体領域３３のなかを移動可能である。正孔は、ｐ形半導体領域３４のなかを移動可能である。

上記のように、複数の粒子３１の径は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下と非常に小さい。例えば、粒子３１で生じる励起子と、粒子３１と隣接する有機半導体領域３２と間の距離が短い。粒子３１における励起エネルギーが有機半導体領域３２に移動し、有機半導体領域３２に励起子が生成される。このため、粒子３１における励起のエネルギー８１Ｅに基づく発光が抑制される。

例えば、ＺｎＳなどの材料をシンチレータ層して用いる第１参考例がある。第１参考例においては、このようなシンチレータ層と、半導体層（光電変換層）と、が積層される。シンチレータ層に放射線が照射されると、シンチレータ層において発光が生じる。この発光が、半導体層に入射する。半導体層において、発光が、電気的な信号に変換される。このような第１参考例においては、発光と、光電変換と、の２つの過程が生じる。発光及び吸収においてエネルギー損失が生じる。このため、効率の向上に限界がある。

これに対して、実施形態においては、複数の粒子３１の径が非常に小さい。このため、発光が抑制される。エネルギーが、粒子３１から有機半導体領域３２に直接移動する。エネルギー損失が減少する。これにより、高い効率が得られる。

実施形態においては、例えば、積層体ＳＢに放射線８１が入射したときに、複数の粒子３１から有機半導体領域３２にエネルギー移動が生じる。このエネルギー移動は、直接的である。例えば、発光及び吸収を含む過程が実質的に生じない。高い効率が得られる。

一方、例えば、α線、β線、γ線及びＸ線などの種々の放射線がある。この中で、Ｘ線などは、医療用などに用いられ、生成したＸ線を対象物に照射して、種々の診断が行われる。これに対して、α線、β線、及び、γ線は、例えば、残留した放射能物質を検知するために用いられる場合がある。例えば、放射性物質が付着しているかどうかの判定に、β線などが用いられる。β線を、高感度で検出するニーズがある。一方、残留した放射能物質から、β線の他にγ線が出射されることが多い。このような場合、γ線にマスクされてβ線の高感度の検出が困難になる。γ線に対する感度が高くなく、β線に対する感度が高いことで、所望のβ線を、高感度で検出することが可能になると考えられる。

実施形態においては、大きいバンドギャップエネルギーを有する粒子３１が用いられる。これにより、高感度の検出が特に求められる放射線（例えばβ線）を、高い感度で検出できる。例えば、γ線に対する感度を高くしないで、β線に対する高い感度が得られる。

例えば、大きいバンドギャップエネルギーを有する粒子３１に含まれる金属元素は、例えば、Ｚｎ及びＳｅなどである。これらの元素の原子番号は、有機半導体領域３２に含まれる炭素、水素、窒素及び硫黄などの原子番号よりも大きいが、γ線またはＸ線を吸収しやすい鉛及びビスマスなどの原子番号よりは小さい。例えば、粒子３１に含まれる金属元素の質量は、比較的小さい。このため、これらの元素を含む材料においては、高エネルギーのγ線やＸ線などに対する感度が低い。これらの材料を含む材料においては、例えば、β線に対する感度が相対的に高い。

一方、小さなバンドギャップエネルギーを有する粒子３１用いる第２参考例が考えられる。以下、第２参考例について説明する。

図３は、第２参考例の放射線検出器におけるエネルギーバンドを例示する模式図である。
図３に示すように、第２参考例の放射線検出器１９０においては、粒子３１の第１バンドギャップエネルギーＥ１は、有機半導体領域３２の第２バンドギャップエネルギーＥ２よりも小さい。このような粒子３１として、例えば、ＰｂＳがある。ＰｂＳのバンドギャップエネルギーは、約１．２ｅＶである。

この場合において、粒子３１に放射線８１が照射された場合、励起が生じる。バイアス電圧により、粒子３１からｎ形半導体領域３３に向かって、電子８１ｅがｎ移動する。一方、粒子３１からｐ形半導体領域３４に向かって、ホール８１ｈが移動する。このように、放射線８１に応じた電荷を取り出すことが可能であると考えられる。

しかしながら、第２参考例においては、熱励起による電荷生成の確率が高まりやすいと考え得られる。第２参考例においては、エネルギー準位の相対関係から、導電層（電極）からの電荷の注入が生じやすいと考えられる。これらのことから、暗電流が大きくなりやすい。例えば、放射線検出におけるＳＮ比が低いと考えられる。このため、高い感度を得ることが困難である。

さらに、第２参考例においては、小さなバンドギャップエネルギーを有する粒子３１（例えばＰｂＳなど）に含まれる元素の原子番号が大きい。このため、粒子３１は、γ線やＸ線などに対して応答する。γ線（及びＸ線など）などに対する感度により、β線に対する感度がマスクされる。その結果、γ線（及びＸ線など）などが存在する場合において、β線を高感度で検出することが困難である。

これに対して、実施形態に係る放射線検出器１１０においては、例えば、暗電流が抑制できる。例えば、高いＳＮ比が得られる。そして、γ線などが存在する場合においても、β線を高感度で検出することができる。

一方、シンチレータ層や粒子を用いず、有機半導体層を用いる第３参考例も考えられる。この場合、有機半導体層に入射した放射線８１のエネルギーが、直接的に電気信号に変換される。有機半導体材料においては、放射線の捕捉効率が低い。このため、第３参考例においては、厚い有機半導体層が用いられる。厚い有機半導体層を用いる場合には、バイアス電圧が高くなり、検出回路が複雑となる。有機半導体材料の層を厚く形成することも、実用的に困難である。

これに対して、実施形態においては、複数の粒子３１が用いられる。複数の粒子３１における放射線の捕捉効率は、有機半導体層における放射線の補足効率よりも高い。このため、放射線８１を高効率で捕捉できる。このため、中間層３０の厚さを過度に厚くしなくても良い。これにより、例えば、バイアス電圧を低くでき、検出回路７０が簡単になる。そして、中間層３０の形成も容易である。

実施形態において、中間層３０の厚さｔ３０（図１参照）は、例えば、１マイクロメートル（μｍ）以上、１０００マイクロメートル（μｍ）以下である。これにより、バイアス電圧を低くでき、中間層３０の形成も容易になる。薄いことにより、例えば、γ線に対する感度が上昇することが抑制できる。中間層３０の厚さｔ３０は、Ｚ軸方向（第１導電層１０から第２導電層２０に向かう第１方向）に沿った、中間層３０の長さである。

実施形態において、複数の粒子３１は、化合物を含む。この化合物に含まれる元素は、周期律表の第２〜第４周期に含まれる。例えば、複数の粒子３１に含まれる化合物は、周期律表の第５〜第７周期に含まれる元素を実質的に含まない。これにより、例えば、γ線に対する感度が低くできる。例えば、β線またはα線に対する高い感度が得られる。

既に説明したように、例えば、複数の粒子３１は、ＺｎＯ、ＺｎＳ及びＺｎＳｅの少なくとも１つを含む。複数の粒子３１が、これらの材料の少なくとも１つを含む場合、複数の粒子３１の第１バンドギャップエネルギーは、これらの材料の少なくとも１つ（の平均）のバンドギャップエネルギーに対応する。

例えば、複数の粒子３１に含まれる材料に関する情報は、例えば、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ）、または、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）などの分析手法により得られる。バンドギャップエネルギーは、実質的に、材料の固有の物性値である。材料が分かると、バンドギャップエネルギーが分かる。

ハンドギャップエネルギーｈνは、吸収波長と関係がある。ハンドギャップエネルギーｈν（エレクトロンボルト）と、吸収のピーク波長λ（ｎｍ）と、は、実質的に以下の関係がある。
ｈν＝１２３９．８／λ
例えば、有機半導体領域３２の分光特性を調べることで、吸収帯の端の波長が分かる。吸収帯の端の波長から上記の式に基づいて、バンドギャップエネルギーが分かる。

図４は、第１の実施形態に係る放射線検出器の一部の要素の特性を例示するグラフ図である。
図４は、実施形態に係る放射線検出器１１０における複数の粒子３１の径の分布を示している。図４の横軸は、径Ｄ１（ナノメートル）である。縦軸は、数Ｎ１（個数）である。図４に示すように、径Ｄ１は、分布を有する。径Ｄ１の分布は、平均値Ｄｖを有する。例えば、実施形態においては、複数の粒子３１の径Ｄ１の平均値Ｄｖは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。例えば、径Ｄａ及び径Ｄｂにおいて、数Ｎ１の最大値の１／２の値が得られる。径Ｄａは、平均値Ｄｖよりも小さく、径Ｄｂは、平均値Ｄｖよりも大きい。実施形態において、径Ｄｂは、２０ｎｍよりも大きくても良い。径Ｄｂは、例えば、１００ｎｍ以下でも良い。実施形態において、径Ｄａは、１ｎｍよりも小さくても良い。径Ｄａは、例えば、０．６ｎｍ以上でも良い。複数の粒子３１の少なくとも一部の径は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。

実施形態において、粒子３１は、略球形の場合がある。この場合、径Ｄ１は、球の直径に対応する。実施形態において、粒子３１の１つの方向の長さが、別の方向の長さと異なっても良い。この場合、径Ｄ１は、１つの方向の長さと、別の方向の長さと、の算術平均としても良い。

図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第１の実施形態に係る放射線検出器の一部の要素を例示する模式図である。
これらの図は、有機半導体領域３２に含まれる材料を例示している。既に説明したように、有機半導体領域３２は、例えば、ｎ形半導体領域３３と、ｐ形半導体領域３４と、を含む。

ｐ形半導体領域３４として、例えば、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す材料が用いられる。ｐ形半導体領域３４は、例えば、Ｐ３ＨＴ（poly(3-hexylthiophene）（図５（ａ）参照）、Ｆ８Ｔ２（Poly[[2,2′-bithiophene]-5,5′-diyl(9,9-dioctyl-9H-fluorene-2,7-diyl)]）（図５（ｂ）参照）、及び、ＰＴＢ７−Ｔｈ（Poly[4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b;4,5-b’]dithiophene-2,6-diyl-alt-(4-(2-ethylhexyl)-3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-)-2-carboxylate-2-6-diyl)]）（図５（ｃ）参照）からなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの材料は、高分子である。

ｎ形半導体領域３３として、例えば、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示す材料が用いられる。ｎ形半導体領域３３は、例えば、ＰＣ６１ＢＭ([6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester)、及び、ＰＣ７１ＢＭ([6,6]-Phenyl-C71-Butyric Acid Methyl Ester)からなる群から選択された少なくとも１つを含む。

実施形態においては、有機半導体領域３２において、ｎ形半導体領域３３及びｐ形半導体領域３４が混合されている。

実施形態において、第１導電層１０及び第２導電層２０は、例えば、金属酸化物膜を含む。これらの導電層は、例えば、光透過性の金属膜を含んでも良い。これらの導線層は、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、及び、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）からなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの導電層は、金、白金、銀、銅及びアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの導電層は、金、白金、銀、銅及びアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１つを含む合金を含んでも良い。第１導電層１０及び第２導電層２０のそれぞれの厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。

実施形態において、基板５０は、例えば、ガラス、樹脂及び金属からなる群から選択された少なくともいずれかを含む。基板５０の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０ｃｍ以下である。

例えば、基板５０の上に第１導電層１０を形成し、その上に中間層３０となる材料を例えば塗布する。この後、この材料を固体化する。これにより、中間層３０が得られる。この中間層３０の上に、第２導電層２０を形成する。これにより、放射線検出器１１０が得られる。

以下、放射線検出器１１０の特性の例について説明する。
図６は、第１の実施形態に係る放射線検出器の特性を例示するグラフ図である。
図６の横軸は、中間層３０の厚さｔ３０である。縦軸は、放射線の感度ＤＥ（例えば検出率でも良い）である。図６には、β線に対する感度ＤＥβと、γ線に対する感度ＤＥγと、が例示されている。

図６に示すように、感度ＤＥβは、感度ＤＥγよりも高い。厚さｔ３０が薄いときにおいて、感度ＤＥβは、高い。これは、β線の透過性がγ線の透過性よりも低く、厚さｔ３０が薄いときにおいても、β線が中間層３０に効率良く補足されることが原因である。厚さｔ３０が増大すると、感度ＤＥβは、上昇する。そして、厚さｔ３０が大きい領域では、感度ＤＥβは飽和する傾向を示す。一方、感度ＤＥγは低く、厚さｔ３０が増大すると、感度ＤＥγは僅かに増大する。

放射線検出器１１０は、第１導電層１０及び第２導電層２０と電気的に接続された検出回路７０をさらに含んでも良い（図１参照）。検出回路７０は、積層体ＳＢに放射線８１が入射したときに、信号を出力する。

例えば、放射線８１がβ線である場合がある。検出回路７０は、積層体ＳＢにβ線が入射したときに第１信号Ｓ１を出力する（図１参照）。
例えば、放射線８１がγ線である場合がある。検出回路７０は、積層体ＳＢにγ線が入射したときに第２信号Ｓ２を出力する（図１参照）。

例えば、β線の強度の変化に対する第１信号Ｓ１の変化の第１比（第１感度）は、γ線の強度の変化に対する第２信号Ｓ２の変化の第２比（第２感度）よりも高い。

このように、例えば、放射線検出器１１０においては、β線に対する第１感度は、γ線に対する第２感度よりも高くできる。

例えば、放射線検出器１１０に、β線及びγ線が入射しても良い。検出信号は、実質的にβ線に基づくとみなすことができる。

例えば、放射線による汚染状況を検出する際に、β線の検出は、表面の汚染状況を判定する上で有用である。実施形態によれば、例えば、選択性よくβ線を検出できる。暗電流が抑制できる。大面積の放射線検出器が得られる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図７に示すように、放射線検出器１２０においては、第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０が設けられる。基板５０がさらに設けられても良い。図７においては、図の見やすさのために、放射線検出器１２０に含まれる要素の一部が互いに離されて描かれている。

放射線検出器１２０においては、複数の第１導電層１０が設けられる。複数の第１導電層１０は、複数の第１導電層１０の１つから第２導電層２０に向かう第１方向（Ｚ軸方向）に対して交差する平面（例えばＸ−Ｙ平面）に沿って並ぶ。Ｘ−Ｙ平面は、Ｚ軸方向に対して垂直である。

複数の第１導電層１０は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１導電層１０は、例えば、マトリクス状に並ぶ。

放射線検出器１２０においては、放射線８１に応じた画像が得られる。放射線検出器１２０において、第１実施形態に関して説明した構成、及び、その変形が適用できる。放射線検出器１２０においても、精度を向上できる放射線検出器が提供できる。

実施形態によれば、効率を向上できる放射線検出器を提供することができる。

本願明細書において、電気的に接続される状態は、２つの導体が直接接する状態を含む。電気的に接続される状態は、２つの導体が、別の導体（例えば配線など）により接続される状態を含む。電気的に接続される状態は、２つの導体の間の経路の間にスイッチング素子（トランジスタなど）が設けられ、２つの導体の間の経路に電流が流れる状態が形成可能な状態を含む。

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、放射線検出器に含まれる導電層、中間層、基板、粒子、半導体領域、ｎ形半導体領域、ｐ形半導体領域及び検出回路などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した放射線検出器を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての放射線検出器も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…第１導電層、２０…第２導電層、３０…中間層、３１…粒子、３２…有機半導体領域、３３…ｎ形半導体領域、３４…ｐ形半導体領域、５０…基板、７０…検出回路、７０ｓ…信号、８１…放射線、８１Ｅ…エネルギー、８１ｅ…電子、８１ｈ…ホール、１１０、１２０、１９０…放射線検出器、Ｄ１、Ｄａ、Ｄｂ…径、ＤＥ、ＤＥβ、ＤＥγ…感度、Ｄｖ…平均値、Ｅ１、Ｅ２…第１、第２バンドギャップエネルギー、Ｅｃ３１、Ｅｃ３３、Ｅｃ３４、Ｅｖ３１、Ｅｖ３３、Ｅｖ３４…エネルギー、Ｎ１…数、Ｓ１、Ｓ２…第１、第２信号、ＳＢ…積層体、ｔ３０…厚さ

Claims

第１導電層と、
第２導電層と、
前記第１導電層と前記第２導電層との間に設けられた中間層であって、複数の粒子と、前記複数の粒子の周りに設けられた部分を含む有機半導体領域と、を含み、前記複数の粒子の少なくとも一部の径は、１ナノメートル以上２０ナノメートル以下であり、前記複数の粒子の第１バンドギャップエネルギーは前記有機半導体領域の第２バンドギャップエネルギーよりも大きい、前記中間層と、
を備えた、放射線検出器。
前記複数の粒子は、酸化亜鉛、硫化亜鉛及びセレン化亜鉛の少なくとも１つを含む、請求項１記載の放射線検出器。
前記第１導電層から前記第２導電層に向かう第１方向に沿った前記中間層の厚さは、１マイクロメートル以上、１０００マイクロメートル以下である、請求項１または２に記載の放射線検出器。
前記有機半導体領域は、ｎ形半導体領域と、ｐ形半導体領域と、を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１導電層、前記第２導電層及び前記中間層を含む積層体に放射線が入射したとき、前記複数の粒子から前記有機半導体領域にエネルギー移動が生じる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１導電層及び前記第２導電層と電気的に接続された検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記中間層を含む積層体に入射する放射線の強度に応じた信号を出力する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記第１導電層及び前記第２導電層と電気的に接続された検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記中間層を含む積層体にβ線が入射したときに第１信号を出力し、
前記検出回路は、前記積層体にγ線が入射したときに第２信号を出力し、
前記β線の強度の変化に対する前記第１信号の変化の第１比は、前記γ線の強度の変化に対する前記第２信号の変化の第２比よりも高い、請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記複数の粒子は、化合物を含み、
前記化合物に含まれる元素は、周期律表の第２〜第４周期に含まれる、請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記複数の粒子の平均の径は、１ナノメートル以上２０ナノメートル以下である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の放射線検出器。