JP6670785B2

JP6670785B2 - 放射線検出器

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Publication number: JP6670785B2
Application number: JP2017055134A
Authority: JP
Inventors: 勲高須; 怜美田口; 和田　淳; 淳和田; 光吉小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: US10186555B2; JP2018157170A; US20180277607A1

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、精度の向上が望まれる。

特開２０１１−１１９６７６号公報

本発明の実施形態は、精度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。前記有機半導体領域は、第１半導体領域及び第２半導体領域を含む。前記第１半導体領域は、第１最高被占軌道及び第１最低空軌道を有し、前記第２半導体領域は、第２最高被占軌道及び第２最低空軌道を有し、前記複数の粒子は、第３最高被占軌道及び第３最低空軌道を有する。前記第１最高被占軌道は、前記第３最高被占軌道よりも低い。前記第２最低空軌道は、前記第３最低空軌道よりも高い。前記第３最高被占軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値は、前記第２最高被占軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値よりも小さく、前記第３最高被占軌道と前記第１最低空軌道との差の絶対値よりも小さい。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により、前記複数の粒子において励起が生じて、電荷が生じる。前記第１最低空軌道は、前記第３最低空軌道よりも高い。前記第２最高被占軌道は、前記第３最高被占軌道よりも低い。

図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。第１実施形態に係る放射線検出器における動作を例示する模式図である。第１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の実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式的断面図である。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、各部分の厚さと幅との関係、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実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１実施形態に係る放射線検出器を例示する模式図である。
図１（ａ）は、断面図である。図１（ｂ）は、放射線検出器の一部を例示する模式的断面図である。図１（ｃ）は、放射線検出器のエネルギー準位を例示する模式図である。

図１（ａ）に示すように、第１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２導電層２０から第１導電層１０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。第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０は、積層体ＳＢに含まれる。

中間層３０は、複数の粒子３５と、有機半導体領域３０Ｍと、を含む。有機半導体領域３０Ｍは、複数の粒子３５の周りに設けられた部分を含む。例えば、有機半導体領域３０Ｍの中に、複数の粒子３５が分散される。複数の粒子３５の少なくとも２つは、互いに離れても良い。複数の粒子３５の少なくとも２つが、互いに接しても良い。例えば、有機半導体領域３０Ｍは、複数の粒子３５の少なくとも一部の周りを囲む。複数の粒子３５の１つの一部が、有機半導体領域３０Ｍから露出しても良い。

複数の粒子３５として、例えば、ＰｂＳなどが用いられる。複数の粒子３５の他の例については、後述する。

有機半導体領域３０Ｍは、有機半導体材料を含む。有機半導体領域３０Ｍは、例えば、第１半導体領域３１と、第２半導体領域３２と、を含む。

図１（ｂ）は、有機半導体領域３０Ｍを例示している。この例では、第１半導体領域３１及び第２半導体領域３２は、互いに混合されている。第１半導体領域３１及び第２半導体領域３２は、互いに積層されても良い。有機半導体領域３０Ｍは、例えば、バルクヘテロ接合構造を有しても良い。

第１半導体領域３１は、例えば、Boron subphthalocyanine chloride（ＳｕｂＰｃ）を含む。このとき、第１半導体領域３１は、ｎ形である。第２半導体領域３２は、例えば、Poly(9,9-dioctylfluorene-alt-bithiophene)（Ｆ８Ｔ２）を含む。このとき、第２半導体領域３２は、ｐ形である。有機半導体領域３０Ｍの他の例については、後述する。

図１（ａ）に示すように、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、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。

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。放射線８１による励起により、中間層３０において、移動可能な電荷が生じる。この電荷が、バイアス電圧により、第１導電層１０または第２導電層２０に向けて移動する。検出回路７０において、電荷の移動に伴う信号（例えば電流信号）が検出される。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。

放射線８１は、例えば、α線、β線及びγ線の少なくともいずれかを含む。

図１（ｃ）に示すように、第１半導体領域３１は、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１及び第１最低空軌道ＬＵＭＯ１を有する。第２半導体領域３２は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２及び第２最低空軌道ＬＵＭＯ２を有する。複数の粒子３５は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３及び第３最低空軌道ＬＵＭＯ３を有する。

実施形態において、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３よりも低い。第２最低空軌道ＬＵＭＯ２は、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３よりも高い。

第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値よりも小さい。第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差の絶対値よりも小さい。第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差の絶対値よりも小さい。

例えば、第１最低空軌道ＬＵＭＯ１は、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３よりも高い。第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３よりも低い。

例えば、上記のように、第１半導体領域３１がＳｕｂＰｃを含む場合、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１は５．６ｅＶであり、第１最低空軌道ＬＵＭＯ１は３．６ｅＶである。第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２は５．５ｅＶであり、第２最低空軌道ＬＵＭＯ２は３．１ｅＶである。第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３は５．１ｅＶであり、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３は、３．５ｅＶである。

このようなエネルギー準位の関係により、以下に説明するように、例えば、暗電流が抑制できる。

例えば、中間層３０が複数の粒子３５を含む参考例がある。この参考例においては、複数の粒子３５として、ＰｂＳが用いられる。このとき、第１半導体領域３１として、[6,6]-Phenyl-C₆₁-Butyric Acid Methyl Ester（ＰＣＢＭ）が用いられ、第２半導体領域３２として、poly(3-hexylthiophene)（Ｐ３ＨＴ）が用いられる。この参考例においては、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１は５．９ｅＶであり、第１最低空軌道ＬＵＭＯ１は３．７ｅＶである。第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２は４．７ｅＶであり、第２最低空軌道ＬＵＭＯ２は２．７ｅＶである。第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３は５．１ｅＶであり、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３は、３．５ｅＶである。

この参考例においては、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３よりも低い。第２最低空軌道ＬＵＭＯ２は、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３よりも高い。しかしながら、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値よりも大きい。

このような参考例において、暗電流が大きいことが分かった。例えば、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２から第３最低空軌道ＬＵＭＯ３に向けて、電荷（例えば電子）が移動し易い。例えば、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３から第１最低空軌道ＬＵＭＯ１に向けて、電荷（例えば電子）が移動し易い。例えば、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２から第１最低空軌道ＬＵＭＯ１に向けて、電荷（例えば電子）が移動し易い。これらの電荷の移動は、熱励起によると考えられる。このような電荷の移動により、暗電流が大きくなると考えられる。

これに対して、実施形態においては、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値よりも小さい。換言すると、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差が、複数の粒子３５におけるバンドギャップよりも大きい。これにより、例えば、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２から第３最低空軌道ＬＵＭＯ３に向けた電荷の移動が抑制される。

実施形態においては、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差の絶対値よりも小さい。換言すると、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差が、複数の粒子３５におけるバンドギャップよりも大きい。これにより、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３から第１最低空軌道ＬＵＭＯ１に向けた電荷の移動が抑制される。

実施形態においては、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差の絶対値は、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差の絶対値よりも小さい。換言すると、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第１最低空軌道ＬＵＭＯ１との差が、複数の粒子３５におけるバンドギャップよりも大きい。これにより、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２から第１最低空軌道ＬＵＭＯ１に向けた電荷の移動が抑制される。

実施形態によれば、例えば、熱励起による電荷の移動が抑制され、暗電流が抑制される。実施形態によれば、精度を向上できる放射線検出器が提供できる。

図１（ｃ）に示すように、第１最低空軌道ＬＵＭＯ１と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差を差ΔＥＬ１とする。差ΔＥＬ１の絶対値は、小さい。一方、第２最低空軌道ＬＵＭＯ２と第３最低空軌道ＬＵＭＯ３との差を差ΔＥＬ２とする。差ΔＥＬ２の絶対値は、大きい。例えば、差ΔＥＬ１の絶対値は、差ΔＥＬ２の絶対値よりも小さい。差ΔＥＬ１の絶対値が小さいことで、第３最低空軌道ＬＵＭＯ３から第１最低空軌道ＬＵＭＯ１に向けた電荷（電子）の移動における抵抗を低くできる。

図１（ｃ）に示すように、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２と第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３との差を差ΔＥＨ２とする。差ΔＥＨ２の絶対値は、小さい。一方、第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１と第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３との差を差ΔＥＨ１とする。差ΔＥＨ１の絶対値は大きい。例えば、差ΔＥＨ２の絶対値は、差ΔＥＨ１の絶対値よりも小さい。差ΔＥＨ２の絶対値が小さいことで、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３から第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２に向けた電荷（電子）の移動における抵抗を低くできる。

上記の第１最高被占軌道ＨＯＭＯ１、第１最低空軌道ＬＵＭＯ１、第２最高被占軌道ＨＯＭＯ２、第２最低空軌道ＬＵＭＯ２、第３最高被占軌道ＨＯＭＯ３及び第３最低空軌道ＬＵＭＯ３に関する情報は、例えば、以下のようにして得られる。例えば、有機半導体領域３０Ｍをクロロベンゼン等の溶剤によって溶解し、回収する。乾燥後、複数の溶剤によって、溶解度の違いを利用して、粒子、ｎ形半導体及びｐ型半導体の３つの成分を分離する。３つの成分のそれぞれの膜を基板上に形成する。膜の形成には、例えば塗布などの手法が用いることができる。分離した成分は、それぞれの溶液の吸収スペクトル、または、それぞれの溶液の核磁気共鳴スペクトルの測定により、分類ができる。３つの成分の膜を光電子分光法により解析することで、ＨＯＭＯ１、ＨＯＭＯ２、及びＨＯＭＯ３のエネルギー準位が得られる。一方、３つの成分の膜のそれぞれの吸収スペクトルの吸収波長からエネルギーギャップエネルギーが算出される。ＨＯＭＯ１、ＨＯＭＯ２及びＨＯＭＯ３のそれぞれエネルギー準位の値と、３つの成分のそれぞれのエネルギーギャップエネルギーと、の和から、ＬＵＭＯ１、ＬＵＭＯ２、及びＬＵＭＯ３が導出される。

図２は、第１実施形態に係る放射線検出器における動作を例示する模式図である。
図２に示すように、有機半導体領域３０Ｍに電界ＥＦが印加される。この電界ＥＦは、検出回路７０から印加されるバイアス電圧に基づく。例えば、複数の粒子３５に放射線８１が照射される。放射線８１により、複数の粒子３５において励起が生じ、電荷（例えば、電子８１ｅ及びホール８１ｈ）が生じる。これらの電荷が、電界ＥＦにより、移動する。例えば、電子８１ｅは、複数の粒子３５から第１半導体領域３１に向けて移動する。例えば、ホール８１ｈは、複数の粒子３５から第２半導体領域３２に向けて移動する。これらの電荷が、第１導電層１０及び第２導電層２０を介して取り出される。検出回路７０から、放射線８１の強度に応じた信号７０ｓが出力される。

放射線８１が入射しないときにおいても、上記のように、熱励起により電荷が生じる場合がある。これにより暗電流が大きくなる場合がある。実施形態においては、第１半導体領域３１、第２半導体領域３２、及び，複数の粒子３５のエネルギー準位が上記のような関係を有する。これにより、既に説明したように、暗電流が抑制できる。

実施形態において、複数の粒子３５は、例えば、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＢｉ_２Ｓ_３からなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの材料におけるバンドギャップエネルギーは、第１半導体領域３１及び第２半導体領域３２のそれぞれの材料の選択範囲が広がる。

実施形態において、複数の粒子３５の少なくとも一部の径は、１ナノメートル（ｎｍ）以上１００ｎｍ以下である。複数の粒子３５は、例えば、「ナノ粒子」である。

上記のように、複数の粒子３５の径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下と小さい。例えば、発光前に、隣接した有機半導体に、励起された電荷が移動する。これにより、粒子３５における励起のエネルギー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として用いる参考例がある。この参考例においては、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３５の径が非常に小さい。このため、発光が抑制される。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３５から有機半導体領域３０Ｍに電荷の移動が生じる。この電荷の移動は、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。

図３は、第１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３は、実施形態に係る放射線検出器１１０における複数の粒子３５の径の分布を示している。図３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３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３５の径Ｄ１の平均値Ｄｖは、１ｎｍ以上１００ｎｍ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、１００ｎｍよりも大きくても良い。径Ｄｂは、例えば、５００ｎｍ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。

実施形態において、粒子３５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３５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。

実施形態において、中間層３０の厚さｔ３０（図参照）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、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。これらの導電層は、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。

図４は、第１の実施形態に係る別の放射線検出器を例示する模式的断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る別の放射線検出器１１１においては、第１導電層１０、第２導電層２０、中間層３０及び基板５０に加えて、封止部材６０がさらに設けられる。基板５０及び封止部材６０には、例えば、ガラスが用いられる。封止部材６０の外縁が、基板５０の外縁と、接合される。基板５０及び封止部材６０により囲まれる空間に、第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０が設けられる。第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０は、基板５０及び封止部材６０により、気密に封止される。これにより、安定した特性が得やすくなる。高い信頼性が得られる。

第１導電層１０、第２導電層２０及び中間層３０と、封止部材６０との間には、空間６５が設けられる。この空間６５に、例えば、不活性ガス（例えば窒素ガスなど）が封入される。

（第２の実施形態）
図５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５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５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、第２導電層２０は、複数設けられる。複数の第２導電層２０は、複数の第２導電層２０の１つから第１導電層１０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２導電層２０は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２導電層２０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。

実施形態に係る放射線検出器は、例えば、β線検出器として利用できる。β線検出器においては、例えば、β線が電荷に変換される。

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。β線検出器として、ガイガーミュラー検出器等の、検出面積の小さい検出器がある。このようなβ線検出器においては、大型で大面積の物体についての測定において、測定時間が長い。測定漏れの箇所ができやすい。

無機材料による放射線検出器に比べて、有機材料による放射線検出器において、大面積化において有利である。有機材料に含まれる元素は、原子番号が小さい。このため、β線またはγ線などの放射線の捕捉効率が低い。このため、有機材料の層の厚さが厚くされる。厚く均一な有機材料の層を得ることが困難である。

実施形態においては、有機材料の層に複数の粒子３５が設けられる。これにより、厚く均一で、放射線の高い捕捉効率が得られる。実施形態によれば、選択性よくβ線を検出できる。暗電流を抑制できる。

実施形態によれば、精度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、有機半導体領域、第１半導体領域、第２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、３０Ｍ…有機半導体領域、３１…第１半導体領域、３２…第２半導体領域、３５…粒子、５０…基板、６０…封止部材、６５…空間、７０…検出回路、７０ｓ…信号、８１…放射線、８１ｅ…電子、８１ｈ…ホール、 ΔＥＨ１、ΔＥＨ２、ΔＥＬ１、ΔＥＬ２…差、１１０、１１１、１２０…放射線検出器、Ｄ１、Ｄａ、Ｄｂ…径、Ｄｖ…平均値、ＥＦ…電界、ＨＯＭＯ１〜３…第１〜第３最高被占軌道、ＬＵＭＯ１〜３…第１〜第３最低空軌道、Ｎ１…数、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、前記有機半導体領域は、第１半導体領域及び第２半導体領域を含み、前記第１半導体領域は、第１最高被占軌道及び第１最低空軌道を有し、前記第２半導体領域は、第２最高被占軌道及び第２最低空軌道を有し、前記複数の粒子は、第３最高被占軌道及び第３最低空軌道を有し、前記第１最高被占軌道は、前記第３最高被占軌道よりも低く、前記第２最低空軌道は、前記第３最低空軌道よりも高く、前記第３最高被占軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値は、前記第２最高被占軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値よりも小さく、前記第３最高被占軌道と前記第１最低空軌道との差の絶対値よりも小さい、前記中間層と、
を備え、
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により、前記複数の粒子において励起が生じて、電荷が生じ、
前記第１最低空軌道は、前記第３最低空軌道よりも高く、
前記第２最高被占軌道は、前記第３最高被占軌道よりも低い、放射線検出器。
前記第１最低空軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値は、前記第２最低空軌道と前記第３最低空軌道との差の絶対値よりも小さい、請求項１記載の放射線検出器。
前記第２最高被占軌道と前記第３最高被占軌道との差の絶対値は、前記第１最高被占軌道と前記第３最高被占軌道との差の絶対値よりも小さい、請求項１または２に記載の放射線検出器。
前記複数の粒子は、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＢｉ_２Ｓ_３からなる群から選択された少なくとも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１００ナノ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。
前記第２導電層から前記第１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、前記放射線の強度に応じた信号を出力する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の放射線検出器。
前記放射線は、β線を含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。