專利名稱：X射線檢測(cè)板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線檢測(cè)裝置，特別是采用硒(Se)的X射線檢測(cè)裝置的近年來，在醫(yī)用和產(chǎn)業(yè)用的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，采用X射線或γ射線這樣的放射線的X射線檢測(cè)裝置的任務(wù)增加。在醫(yī)療應(yīng)用中，診斷的數(shù)字圖象的使用放大以X射線CT為代表。此外，作為模擬系照片的轉(zhuǎn)移的，DSA(digital signaturealcoholism)，或具有很大需要的一般純照片的CR(DR)，最近均在超聲波裝置中，主動(dòng)地進(jìn)行數(shù)字化處理。在幾乎全部的圖象區(qū)域進(jìn)行數(shù)字化處理的背景中，例舉有獲得與模擬系相比擬的畫質(zhì)，或攝像設(shè)備類等的價(jià)格的降低，通過采用圖象保管或傳送系統(tǒng)而獲得的各種優(yōu)點(diǎn)等。
其中，X射線圖象記錄和讀取的方法的確立例舉有經(jīng)過數(shù)字化處理的圖象信息的多方面的利用，或與圖象網(wǎng)絡(luò)連接的診斷的有效化或質(zhì)量的提高，經(jīng)費(fèi)的削減等的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，是市場(chǎng)要求較高的領(lǐng)域。
X射線圖象的記錄和檢測(cè)采用銀鹽薄膜，有機(jī)高分子薄膜或輝盡性熒光薄膜，半導(dǎo)體元件。但是，針對(duì)對(duì)數(shù)字化處理的上述的市場(chǎng)要求，在比如，輝盡性熒光體的場(chǎng)合，使用一旦存儲(chǔ)X射線能量，之后通過可視光照射，發(fā)出熒光的現(xiàn)象，圖象處理的時(shí)間產(chǎn)生滯后，由此，具有無法達(dá)到時(shí)實(shí)的圖象處理的情況。
為了解決這樣的課題，人們開發(fā)了以TFT(薄膜晶體管)板上的直接轉(zhuǎn)換型為代表的X射線圖象傳感器和掃描激光器，LED的間接型圖象讀取傳感器的圖象處理系統(tǒng)等。其中，進(jìn)行有采用作為X射線圖象傳感器用的感光體的無定型Se的特異性質(zhì)的開發(fā)。
在Se膜的形成技術(shù)中，采用真空蒸鍍法的形成技術(shù)是普通的，其確定為薄膜形成技術(shù)。作為X射線檢測(cè)裝置的檢測(cè)部分的X射線檢測(cè)板中所要求的功能，例舉有在X射線未輻射時(shí)流動(dòng)的電流量(電荷量)很少，X射線輻射的電流量(電荷量)較多，未輻射和輻射的切換時(shí)的反應(yīng)性較高，反復(fù)使用的電荷量的變化較小的情況。另外，特別是作為X射線圖象檢測(cè)器，解晰度良好是必要的條件。
本發(fā)明的目的在于使用于上述X射線檢測(cè)裝置的X射線檢測(cè)板中的，特別是采用無定型Se的X射線檢測(cè)板，以及采用該X射線檢測(cè)板的X射線檢測(cè)裝置的性能提高。對(duì)于過去的采用無定型Se的X射線檢測(cè)板，人們著眼于提高X射線輻射的電流量(電荷量)，即靈敏度的提高而研究了各種結(jié)構(gòu)。但是，目前的情況是，與靈敏度的增加相反，產(chǎn)生在X射線輻射的流動(dòng)的電流量(電荷量)，即暗雜波(noise)增加，或在二維X射線檢測(cè)器中，解晰度變差的現(xiàn)象，無法獲得完全滿足所要求的性能的X射線檢測(cè)板。
本發(fā)明的第1種X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；形成于該襯底上的第1電極膜；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上，上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體，上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性。
另外，本發(fā)明的第2種X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件，它們形成于上述絕緣性襯底上；多個(gè)第1電極膜，該多個(gè)第1電極膜形成于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上，分別與上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；讀取機(jī)構(gòu)，該讀取機(jī)構(gòu)按照時(shí)間順序，依次讀取存儲(chǔ)于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上的電荷信號(hào)，上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體。
在該第2種X射線檢測(cè)板中，包括上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性的X射線檢測(cè)板。
在本發(fā)明的第1，第2種射線檢測(cè)板中，包括上述電荷傳輸層的膜厚在0.01～50μm的范圍內(nèi)，上述X射線檢測(cè)層中的硒含量大于90Wt％的X射線檢測(cè)板。
另外，在本發(fā)明的第1，第2種X射線檢測(cè)板中，包括上述電荷傳輸層為以三硫化二銻為主成分的半絕緣性電阻體的X射線檢測(cè)板。
此外，在本發(fā)明的第1，第2種X射線檢測(cè)板中，包括上述第2電極膜為以金為主成分的金屬膜的X射線檢測(cè)板。
還有，在本發(fā)明的第1，第2種X射線檢測(cè)板中，包括上述第1電極膜具有透明性的X射線檢測(cè)板。
再有，在本發(fā)明的第1，第2種X射線檢測(cè)板中，包括上述第1電極膜為ITO(銦錫氧化物)膜的X射線檢測(cè)板。
另外，在本發(fā)明的第1，第2種X射線檢測(cè)板的第1電極膜是透明的場(chǎng)合，包括上述襯底具有透明性的X射線檢測(cè)板。
此外，本發(fā)明的第1種X射線檢測(cè)裝置包括X射線檢測(cè)板，電源，X射線輻射輻射器，通過上述電源，向上述X射線檢測(cè)板供電，通過上述X射線輻射器輻射X射線，將透過上述測(cè)定對(duì)象物的X射線輻射于上述X上下檢測(cè)板，在上述X射線檢測(cè)板上，產(chǎn)生像，該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；形成于該襯底上的第1電極膜；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上，上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體，上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性，在輻射X射線時(shí)，上述電源對(duì)上述第2電極膜，施加低于上述第1電極膜的電壓。
本發(fā)明的第2種X射線檢測(cè)裝置包括X射線檢測(cè)板，電源，X射線輻射輻射器，通過上述電源，向上述X射線檢測(cè)板供電，通過上述X射線輻射器輻射X射線，將透過上述測(cè)定對(duì)象物的X射線輻射于上述X上下檢測(cè)板，在上述X射線檢測(cè)板上，產(chǎn)生像，該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件，它們形成于上述絕緣性襯底上；多個(gè)第1電極膜，該多個(gè)第1電極膜形成于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上，分別與上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；讀取機(jī)構(gòu)，該讀取機(jī)構(gòu)按照時(shí)間順序，依次讀取存儲(chǔ)于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上的電荷信號(hào)，上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體，在輻射X射線時(shí)，上述電源對(duì)上述第2電極膜，施加低于上述第1電極膜的電壓。
另外，在本發(fā)明的第1，第2X射線檢測(cè)裝置中，包括具有顯示形成于上述X射線檢測(cè)板中的像的顯示器的X射線檢測(cè)裝置。


圖1表示本發(fā)明的X射線檢測(cè)板的一個(gè)實(shí)例；圖2(a)～(c)表示比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板；圖3為表示本發(fā)明的X射線檢測(cè)板的電特性的曲線圖；圖4為表示比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板的電特性的曲線圖；圖5為表示另一比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板的電特性的曲線圖；圖6為表示再一比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板的電特性的曲線圖；圖7(a)～(d)表示本發(fā)明的X射線檢測(cè)板與比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板的等效電路；圖8為本發(fā)明的2維X射線檢測(cè)裝置的示意性剖視圖；圖9為本發(fā)明的2維X射線檢測(cè)裝置的示意性剖視圖；圖10為本發(fā)明的2維X射線檢測(cè)裝置的電荷存儲(chǔ)元件的等效電路；圖11為本發(fā)明的2維X射線檢測(cè)裝置與比較實(shí)例的MTF測(cè)定實(shí)例。
本發(fā)明的實(shí)施例為了使電流量或反應(yīng)速度等的性能提高，本發(fā)明的發(fā)明人等對(duì)形成于襯底上的第1電極膜與以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層之間的擴(kuò)散電位，形成于X射線檢測(cè)層上的第2電極與X射線檢測(cè)層之間的擴(kuò)散電位，與第1電極的材料一起進(jìn)行了分析，研究了形成適合的隔壁的高度，空間電荷密度的技術(shù)。
另外，在呈2維矩陣狀形成有多個(gè)電容器、薄膜晶體管(TFT)、第1電極膜的TFT面板上，形成不同膜厚度的半絕緣性電荷傳輸層，在其上形成以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層和第2電極，由此制成二維射線檢測(cè)板，比較X射線圖象相對(duì)半絕緣性電荷傳輸層的膜厚度的解晰度。
首先，對(duì)本發(fā)明的射線檢測(cè)板的實(shí)施例進(jìn)行描述。作為一個(gè)實(shí)例，采用下述X射線檢測(cè)裝置，其中在玻璃襯底上，第1電極膜適合采用ITO，電荷傳輸層適合采用三硫化二銻，X射線檢測(cè)層適合采用無定型硒，第2電極膜適合采用金。但是，本發(fā)明不限于本實(shí)例。
在真空蒸鍍裝置的真空槽內(nèi)，設(shè)置帶有三硫化二銻的不銹鋼板，帶有硒的不銹鋼板，帶有金的不銹鋼板，將預(yù)先形成有由ITO形成的第1電極膜的玻璃制的襯底送入真空槽內(nèi)，在排氣形成真空而達(dá)到規(guī)定壓力后，通過電阻發(fā)熱體，對(duì)三硫化二銻進(jìn)行加熱，將三硫化二銻的蒸汽排放到真空槽內(nèi)，在第1電極膜表面上，形成由膜厚為3μm的三硫化二銻薄膜形成的電荷傳輸層。
接著，使三硫化二銻的蒸汽排放停止，同樣對(duì)硒進(jìn)行加熱，將硒蒸汽排放到真空槽內(nèi)，在電荷檢測(cè)層的表面，形成由膜厚為500μm的無定型硒薄膜形成的X線檢測(cè)層。
然后，使硒蒸汽的排放停止，對(duì)金進(jìn)行加熱，將金蒸汽排放到真空槽內(nèi)，在X射線檢測(cè)層的表面上，形成由膜厚為0.1μm的金薄膜形成的第2電極膜，將其拿到真空槽外面。
圖1中的標(biāo)號(hào)31表示通過上述步驟獲得的本發(fā)明的第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板，在襯底11上，依次形成第1電極膜12，電荷傳輸層13，X射線檢測(cè)層14，第2電極膜15。
將電源22連接于該X射線檢測(cè)板31中的第1電極膜12和第2電極膜15之間，施加電壓，測(cè)定電特性。圖3表示測(cè)定結(jié)果。從該結(jié)果知道，在對(duì)第2電極膜施加負(fù)電壓的場(chǎng)合，電流不流動(dòng)，在施加正電壓的場(chǎng)合，電流流動(dòng)。
為了比較，在由ITO形成的第1電極膜12的表面上，直接形成由無定型硒形成的X射線檢測(cè)層14，接著，在該X射線檢測(cè)層14的表面上，直接形成由金薄膜形成第2電極膜15，制成圖2(a)所示的結(jié)構(gòu)的X射線檢測(cè)板32。該X射線檢測(cè)板32不具有電荷傳輸層。
在測(cè)定該元件32的電特性時(shí)，如圖4所示，電流沿正負(fù)的任何一個(gè)方向流動(dòng)。根據(jù)該電流的波形，如圖7(b)所示，圖2(a)所示X射線檢測(cè)板32由反向并聯(lián)有2個(gè)二極管41，42的等效電路表示。將該二極管41，42的反向并聯(lián)電路誰視為具有無定型硒內(nèi)部的物理性質(zhì)。
然后，在玻璃制的襯底11上，依次形成由ITO形成的第1電極膜12，以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層13，由金屬膜形成的第2電極膜15，如圖2(b)所示，制成不具有X射線檢測(cè)層的結(jié)構(gòu)的X射線檢測(cè)板33。
如果測(cè)定該X射線檢測(cè)板33的電特性，如圖5所示，則呈現(xiàn)電阻特性。電阻率的值為108Ω·cm。因此，如圖7(c)所示，圖2(b)所示的X射線檢測(cè)板33的等效電路由電阻器44表示。將該電阻器44視為具有三硫化二銻層內(nèi)部的物理性質(zhì)。
在第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31中，疊置由無定型硒形成的X射線檢測(cè)層14和以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層13，由此，具有圖7(b)的反向并聯(lián)有的2個(gè)二極管41，42的電路和圖7(c)的電阻器44。
此外，如圖3所示，在笫1實(shí)施例的整個(gè)X射線檢測(cè)板31中，對(duì)二極管特性進(jìn)行觀察，其結(jié)果是，如圖7(a)所示，X射線檢測(cè)板31包括二極管41，42的反向并聯(lián)電路，以及電阻器44與反向截止二極管43串聯(lián)的等效電路。該反向截止二極管43的正極朝向第2電極膜15一側(cè)，負(fù)極朝向第1電極一側(cè)。
如果對(duì)圖1的第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31的結(jié)構(gòu)，以及圖2(a)，(b)的X射線檢測(cè)板32，33的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，則認(rèn)為該反向截止二極管43呈現(xiàn)X射線檢測(cè)層14和電荷傳輸層13的界面的電特性。
為了進(jìn)行比較，在由ITO形成的第1電極膜12上，形成由無定型硒形成的X射線檢測(cè)層14，在其表面上，形成以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層13。在電荷傳輸層13的表面上，形成由金屬膜形成的第2電極膜15，制成圖2(c)所示的X射線檢測(cè)板34。由于如圖6所示，此結(jié)構(gòu)的X射線檢測(cè)板34的電特性呈現(xiàn)二極管特性，但是X射線檢測(cè)層14和電荷傳輸層13的形成順序與本發(fā)明的X射線檢測(cè)板31相反，故相對(duì)本發(fā)明的X射線檢測(cè)板31的電流的流向是相反的。圖7(d)表示該X射線檢測(cè)板34的等效電路。
下面對(duì)本發(fā)明的X射線檢測(cè)裝置進(jìn)行描述。圖9中的標(biāo)號(hào)57表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的X射線檢測(cè)裝置。
該X射線檢測(cè)裝置57包括本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的X射線檢測(cè)板40。圖8為該X射線檢測(cè)板40的剖視圖。
該X射線檢測(cè)板40包括絕緣性襯底81，在該絕緣性襯底81上，形成由多個(gè)電容器87，以及多個(gè)薄膜晶體管(TFT)88形成的多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件86。
在該電荷存儲(chǔ)元件86上，形成多個(gè)第1電極膜82。各第1電極膜82分別與多個(gè)電容器87導(dǎo)通。
各第1電極膜82相互實(shí)現(xiàn)絕緣，在其上，形成由三硫化二銻薄膜形成的電荷傳輸層83。
另外，在上述電荷傳輸層83上，形成由無定型硒薄膜形成的X射線檢測(cè)層84，另外，在X射線檢測(cè)層84的表面上，形成以金為主成分的第2電極膜85。另外，如果采用電阻率的值在106～108Ω·cm的半絕緣性的電阻體，則上述電荷傳輸層83也可為三硫化二銻以外的物質(zhì)。
圖10為表示上述電荷存儲(chǔ)元件86的等效電路的圖。
本發(fā)明的X射線檢測(cè)裝置57包括電源55，X射線輻射器50，以及柵極驅(qū)動(dòng)電路90，在通過該柵極驅(qū)動(dòng)電路90，使薄膜晶體管88截止，通過電源55，對(duì)第2電極膜85施加負(fù)電壓的狀態(tài)，從X射線輻射器50，輻射X射線51，使其穿過測(cè)定對(duì)象物，然后將其在第2電極膜85上進(jìn)行輻射，此時(shí)在X射線檢測(cè)層84的內(nèi)部，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于測(cè)定對(duì)象物相對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷。此信號(hào)電荷由正電荷的空穴，以及負(fù)電荷的電子形成。
通過電源55施加的電壓，在第1，第2電極膜82，85之間，沿X射線檢測(cè)層84的膜厚反向，形成具有剃度的偏置電場(chǎng)，通過偏置電場(chǎng)，在X射線檢測(cè)層84的內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)于其極性，朝向第1電極膜82和第2電極膜85移動(dòng)。
電容器87的一端分別與第1電極膜82連接，其另一端與接地電位連接。另外，由于薄膜晶體管88處于截止?fàn)顟B(tài)，故通過因信號(hào)電荷的移動(dòng)而流動(dòng)的電流，對(duì)電容器87進(jìn)行充電。
本發(fā)明的X射線檢測(cè)裝置57具有電荷與電壓轉(zhuǎn)換電路89，以及顯示器93，如果通過柵極驅(qū)動(dòng)電路90，使各薄膜晶體管88導(dǎo)通，則各電容器87的高電壓側(cè)的端子與電荷與電壓轉(zhuǎn)換電路89連接，通過電荷與電壓轉(zhuǎn)換電路89，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其由顯示器93顯示。
圖9為用于說明圖8中的X射線檢測(cè)裝置57的基本結(jié)構(gòu)的圖。針對(duì)每個(gè)像素而設(shè)置的薄膜晶體管88的柵極端子在矩陣的每行，共同地與柵極驅(qū)動(dòng)電路90連接。在電荷與電壓轉(zhuǎn)換電路89內(nèi)部，設(shè)置有與多個(gè)矩陣的列相同數(shù)量的放大電路91，針對(duì)矩陣的每列，薄膜晶體管88的漏極端子與相應(yīng)的放大電路91連接。將輸入到各放大電路91的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換為電壓，針對(duì)每個(gè)放大電路91，將其輸出給多路轉(zhuǎn)換器92。
針對(duì)每行每列，逐個(gè)像素地按照規(guī)定的時(shí)間間隔，通過多路轉(zhuǎn)換器92，將各放大電路91所輸出的信號(hào)，傳送給圖象顯示器93。在該圖象顯示器93的內(nèi)部，設(shè)置有進(jìn)行去除雜波等的圖象改善的圖象改善電路，通過圖象改善電路，進(jìn)行適合的圖象處理，并且再次形成2維圖象，然后將其顯示于圖象顯示器93的顯示部分。
然后，針對(duì)第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31，測(cè)定下述的“暗電流”，“信號(hào)電流”，“下降時(shí)間”，“上升時(shí)間”。該測(cè)定條件如下所述。
1.暗電流在第2電極膜15上，施加可在X射線檢測(cè)裝置31的內(nèi)部產(chǎn)生10V/μm的電場(chǎng)的負(fù)電壓，在此狀態(tài)，將于暗處放置10分鐘后的電流值作為“暗電流”進(jìn)行測(cè)定。最好暗電流值小于100pA/cm2。
2.信號(hào)電流在測(cè)定上述暗電流后，在施加其值與暗電流的測(cè)定時(shí)的相同的負(fù)電壓的狀態(tài)，在第2電極膜15上，輻射規(guī)定強(qiáng)度的X射線，測(cè)定流過輻射X射線的狀態(tài)下的X射線檢測(cè)裝置31的電流值。最好該信號(hào)電流值大于70pA/cm2。
為了使電流值保持穩(wěn)定，測(cè)定從X射線的輻射開始后，經(jīng)過1分鐘時(shí)的電流值，將其作為“信號(hào)電流”。
此時(shí)的X射線輻射條件指將施加于X射線管上的電壓設(shè)定在80kV，輻射于X射線檢測(cè)裝置31的X射線量為1.8R/min。
3.下降時(shí)間在信號(hào)電流的測(cè)定后，如果停止X射線輻射，則流過的電流值減少。將從X射線的輻射停止時(shí)，到流過的電流達(dá)到“暗電流”的值的10％時(shí)的時(shí)間定為“下降時(shí)間”。最好該下降時(shí)間小于0.1秒。
4.上升時(shí)間在測(cè)定暗電流后，在輻射X射線，測(cè)定信號(hào)電流的場(chǎng)合，在X射線輻射開始后，電流值增加，其在一定值(信號(hào)電流的大小)保持穩(wěn)定。
此時(shí)，將從X射線的輻射開始，到流過的電流為信號(hào)電流的大小的90％的時(shí)間定義為“上升時(shí)間”。該上升時(shí)間小于0.1秒。
下述的表列出第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31的測(cè)定結(jié)果，以及后述的第2～7實(shí)施例，以及第1～5的比較實(shí)例的測(cè)定結(jié)果。
表1
(第2實(shí)施例)制作下述本發(fā)明的第2實(shí)施例的X射線檢測(cè)板，該第2實(shí)施例的X射線檢測(cè)板除了第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置31的第1電極膜12不采用ITO薄膜而采用金薄膜形成的方面以外，其它的方面與上述第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第3實(shí)施例)制作下述本發(fā)明的第3實(shí)施例的X射線檢測(cè)板，該第3實(shí)施例的X射線檢測(cè)板除了第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置31的第1電極膜12不采用ITO薄膜而采用鋁薄膜形成的方面以外，其它的方面與上述第1實(shí)施例的相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例相同的測(cè)定。
(第4實(shí)施例)制作下述本發(fā)明的第4實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置，該第4實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置除了第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置31中的，以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層14的膜厚不是500μm，而為1000μm的方面以外，其它的方面與上述第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第5實(shí)施例)制作下述本發(fā)明的第5實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置，該第5實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置除了第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置31中的，以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層13的膜厚不是3μm，而為0.01μm的方面以外，其它的方面與上述第1實(shí)施例的相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例相同的測(cè)定。
(第6實(shí)施例)制作下述本發(fā)明的第6實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置，該第6實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置除了第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)裝置31中的，以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層的膜厚不是3μm，而為40μm的方面以外，其它的方面與上述第1實(shí)施的X射線檢測(cè)板31相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第7實(shí)施例)在第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31中，電荷傳輸層的材料采用三硫化二銻，但是在第7實(shí)施例的X射線檢測(cè)板中，不采用三硫化二銻，而形成膜厚為3μm的碲化鋅鎘薄膜，制成電荷傳輸層。
第7實(shí)施例的X射線檢測(cè)板除了構(gòu)成該電荷傳輸層的材料不同的方面以外，其它的方面與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第1比較實(shí)例)采用形成有由ITO形成的第1電極膜12的玻璃制的襯底11，在第1電極膜12的表面上，不形成電荷傳輸層13，而直接形成由無定型硒形成的X射線檢測(cè)層13，接著，在其表面上，形成由膜厚為0.2μm的金薄膜形成的第2電極膜15，制成第1比較實(shí)例的X射線檢測(cè)裝置。該第1比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板除了未設(shè)置有電荷傳輸層13以外，其它的方面與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同。另外，同樣在第1比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板中，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第2比較實(shí)例)制作下述第2比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板，該第2比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板除了不采用ITO，而采用金薄膜形成第1薄膜的方面以外，其它的方面與第1比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第3比較實(shí)例)制作下述第3比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板，該第3比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板除了不采用ITO，而采用鋁薄膜形成第1薄膜的方面以外，其它的方面與第1比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第4比較實(shí)例)制作下述第4比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板，該第4比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板除了不采用三硫化二銻，而采用膜厚為3μm的硫化鎘薄膜形成電荷傳輸層的方面以外，其它的方面與第1比較實(shí)例的相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(第5比較實(shí)例)制作下述第5比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板，該第5比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板除了不采用三硫化二銻，而采用膜厚為3μm的氧化鈰薄膜形成電荷傳輸層的方面以外，其它的方面與第1比較實(shí)例的相同，進(jìn)行其內(nèi)容與第1實(shí)施例的X射線檢測(cè)板31相同的測(cè)定。
(評(píng)價(jià)1)從表1知道，在不具有電荷傳輸層的第1～3比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板中，無法阻止第1電極側(cè)的電子空穴，作為敏感雜波(sensornoise)的暗電流的值非常大，不耐用。
由于第4比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板包括由硫化鎘形成的電荷傳輸層。硫化鎘的電阻率為80Ω·cm，大大小于606Ω·cm，故沒有阻止從第1電極膜側(cè)注入的電子空穴的功能，暗電流的值增加。
第5比較實(shí)例的X射線檢測(cè)板包括由氧化鈰形成的電荷傳輸層。雖然該氧化鈰呈現(xiàn)二極管特性，但是其電阻率為105Ω·cm，小于106Ω·cm，由此阻止從第1電極膜側(cè)注入的電子空穴的功能較弱，暗電流的值增加。
相對(duì)上述的第1～5比較實(shí)例，在第1～6實(shí)施例的X射線檢測(cè)板中，形成于以三硫化二銻為主成分的電荷傳輸層和由無定型硒形成的X射線檢測(cè)層之間的界面處的二極管阻止從第1電極側(cè)朝向X射線檢測(cè)層內(nèi)部的電子空穴的注入，不阻止從X射線檢測(cè)層一側(cè)注入到電荷傳輸層內(nèi)部的電子空穴，或從電荷傳輸層朝向X射線檢測(cè)層內(nèi)部注入的電子不阻止，可實(shí)現(xiàn)雜波成分的減小或靈敏度的提高。
另外，象第7實(shí)施例那樣，即使在采用碲化鋅鎘以代替三硫化二銻的情況下，仍呈現(xiàn)良好的結(jié)果。于是，如果即使在采用三硫化二銻以外的物質(zhì)的情況下，形成電荷傳輸層的電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體，電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性，則可制成本發(fā)明的X射線檢測(cè)板。
此外，可確認(rèn)，對(duì)于本發(fā)明的電荷傳輸層的三硫化二銻的含量，在小于91重量％的場(chǎng)合，不形成反向截止二極管。在實(shí)驗(yàn)中，在電荷移動(dòng)層中的三硫化二銻的含量超過95重量％的場(chǎng)合，獲得圖3所示的電特性。此場(chǎng)合的X射線檢測(cè)層中的硒的純度為99.99重量％。
對(duì)于X射線檢測(cè)層中的硒以外的雜質(zhì)，確認(rèn)有As、Te、Mg、Si、Fe、Al、Cu、Ag、Cl、Na。關(guān)于As、Te，即使在它們的含量在小于10重量％的范圍內(nèi)的情況下，仍不對(duì)電特性造成影響。
于是，在X射線檢測(cè)層中所形成的硒即可將高純度的硒作為蒸鍍?cè)?，也可將硒和碲的合金或硒和砷的合金作為蒸鍍?cè)矗晕鵀橹鞒煞?，形成于無定型的含碲X射線檢測(cè)層或含砷X射線檢測(cè)層中。對(duì)于X射線檢測(cè)層中的其它的雜質(zhì)，如果其含量小于1重量％，則斷定不對(duì)電特性造成影響。
(第8實(shí)施例)制作圖8，圖9所示的2維X射線檢測(cè)裝置，測(cè)定構(gòu)成解晰度的指標(biāo)的空間頻率特性MTF(Modulation Transfer Function)的值。第1電極膜采用ITO，電荷傳輸層采用膜厚為3.0μm的三硫化二銻，X射線檢測(cè)層采用膜厚為500μm的無定型硒，第2電極層采用金。2維X射線檢測(cè)裝置中的像素尺寸為150μm。測(cè)定數(shù)據(jù)是在MTF測(cè)定時(shí)所使用的鉛制槽的槽的寬度在10～20μm的范圍內(nèi)，相對(duì)2維X射線檢測(cè)裝置的列反向約傾斜1°～2°的條件下獲得的。
(第6比較實(shí)例)制作2維X射線檢測(cè)裝置，該2維X射線檢測(cè)裝置除了三硫化二銻的膜厚為0.07μm以外，其它的方面與第8實(shí)施例的，形成MTF的值。
(評(píng)價(jià)2)如圖11所示，第8實(shí)施例的試樣的MTF呈現(xiàn)接近理論值的值，表現(xiàn)為解晰度不變差的情況。與此相對(duì)，第6比較實(shí)例6的試樣MFT大大小于理論值，表現(xiàn)為解晰度變差的情況。
另外，如果與第8實(shí)施例8相同，通過第4，第5比較實(shí)例給出的結(jié)構(gòu)，制作2維射線檢測(cè)裝置，則確認(rèn)有下述情況，即如果拍攝X射線圖象，則所獲得的圖象的深淺不鮮明，產(chǎn)生殘余圖象，無法獲得鮮明的圖象。
如上所述，如果在本發(fā)明的射線檢測(cè)板的第2電極膜上輻射X射線，則該X射線穿過第2電極膜，射入以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層的內(nèi)部，在該X射線檢測(cè)層內(nèi)部，通過X射線的能量，產(chǎn)生形成電子與空穴的載流子。
在此場(chǎng)合，如果在于第1電極膜和第2電極膜之間施加電壓的狀態(tài)輻射X射線，則產(chǎn)生于X射線檢測(cè)層內(nèi)部的載流子分別在電場(chǎng)的作用下移動(dòng)，收集于第1電極膜與第2電極膜中。
如果施加于第1，第2的電極膜上的電壓的極性，在第2電極膜上，施加低于第1電極膜的電壓，則通過電場(chǎng)，將電子收集中第1電極膜中，空穴收集于第2電極側(cè)。在本發(fā)明的X射線檢測(cè)板中，在正電壓側(cè)的第1電極膜和負(fù)電壓側(cè)的X射線檢測(cè)層之間，設(shè)置由半絕緣性的電阻體形成的電荷傳輸層。
該電荷傳輸層與以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層相接觸，在電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間，對(duì)應(yīng)于電荷傳輸層的物理性質(zhì)，形成將X射線檢測(cè)層側(cè)作為正極，將電荷傳輸層側(cè)作為負(fù)極的二極管。
由于該二極管具有整流特性，故在從第1電極膜向電荷傳輸層的內(nèi)部，注入空穴的場(chǎng)合，該二極管將該空穴載止，該空穴不會(huì)侵入到X射線檢測(cè)層的內(nèi)部。其結(jié)果是，不會(huì)減小載流子的壽命，可將成為暗雜音(dark noise)的暗電流值降低2位數(shù)字。
此外，該二極管不妨礙在X射線檢測(cè)層內(nèi)部產(chǎn)生的空穴朝向第2電極膜的移動(dòng)。另外，不妨礙電子從第1電極膜側(cè)，朝向電荷傳輸層的內(nèi)部的移動(dòng)。于是，僅僅將雜波(noise)成分減少，可提高反復(fù)壽命，提高反應(yīng)性，其結(jié)果是，X射線檢測(cè)裝置的靈敏度提高。
在本發(fā)明的X射線檢測(cè)板中，在將電荷傳輸層作為半絕緣性的場(chǎng)合，妨礙朝向電荷傳輸層內(nèi)部移動(dòng)的載流子的擴(kuò)散，獲得不使解晰度變差的較大的效果。
通過試驗(yàn)可確認(rèn)，半絕緣性電荷傳輸層的膜厚度的最小值必須大于0.1μm，另外，由于膜的剝離等的問題，其最大值為50μm。另外，特別是如果上述膜厚在0.1～5μm的范圍內(nèi)，則空間頻率特性優(yōu)良。
如果采用本發(fā)明的X射線檢測(cè)板，以及采用該X射線檢測(cè)板的X射線檢測(cè)裝置，則可進(jìn)行S/N比較高的X射線檢測(cè)。
還有，如果采用本發(fā)明的2維X射線檢測(cè)裝置，由于獲得解晰度較高的高品質(zhì)的圖象，故其不僅可有效地用于醫(yī)療，而且還可有效用作各種行業(yè)用的2維X射線攝象裝置。
權(quán)利要求
1.一種X射線檢測(cè)板，該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；形成于該襯底上的第1電極膜；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體；上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性。
2.一種X射線檢測(cè)板，該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件，它們形成于上述絕緣性襯底上；多個(gè)第1電極膜，該多個(gè)第1電極膜形成于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上，分別與上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；讀取機(jī)構(gòu)，該讀取機(jī)構(gòu)按照時(shí)間順序，依次讀取存儲(chǔ)于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上的電荷信號(hào)；上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層的膜厚在0.01～50μm的范圍內(nèi)，上述X射線檢測(cè)層中的硒含量大于90Wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層的膜厚在0.01～50μm的范圍內(nèi)，上述X射線檢測(cè)層中的硒含量大于90Wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層的膜厚在0.01～50μm的范圍內(nèi)，上述X射線檢測(cè)層中的硒含量大于90Wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層為以三硫化二銻為主成分的半絕緣性電阻體。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述電荷傳輸層為以三硫化二銻為主成分的半絕緣性電阻體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第2電極膜為以金為主成分的金屬膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第2電極膜為以金為主成分的金屬膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第1電極膜具有透明性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第1電極膜具有透明性。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第1電極膜為ITO(銦錫氧化物)膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述第1電極膜為ITO(銦錫氧化物)膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述襯底具有透明性。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的X射線檢測(cè)板，其特征在于上述襯底具有透明性。
17.一種X射線檢測(cè)裝置，該X射線檢測(cè)裝置包括X射線檢測(cè)板，電源，X射線輻射輻射器，通過上述電源，向上述X射線檢測(cè)板供電，通過上述X射線輻射器輻射X射線，將透過上述測(cè)定對(duì)象物的X射線輻射于上述X上下檢測(cè)板，在上述X射線檢測(cè)板上，產(chǎn)生像；該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；形成于該襯底上的第1電極膜；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體；上述電荷傳輸層和X射線檢測(cè)層之間的接合具有以上述電荷傳輸層側(cè)為負(fù)極，以上述X射線檢測(cè)層側(cè)為正極的二極管特性；在輻射X射線時(shí)，上述電源對(duì)上述第2電極膜，施加低于上述第1電極膜的電壓。
18.一種X射線檢測(cè)裝置，該X射線檢測(cè)裝置包括X射線檢測(cè)板，電源，X射線輻射輻射器，通過上述電源，向上述X射線檢測(cè)板供電，通過上述X射線輻射器輻射X射線，將透過上述測(cè)定對(duì)象物的X射線輻射于上述X上下檢測(cè)板，在上述X射線檢測(cè)板上，產(chǎn)生像；該X射線檢測(cè)板包括絕緣性襯底；多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件，它們形成于上述絕緣性襯底上；多個(gè)第1電極膜，該多個(gè)第1電極膜形成于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)件上，分別與上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；形成于第1電極膜上的電荷傳輸層；X射線檢測(cè)層，該X射線檢測(cè)層以無定型硒為主成分，按照與上述電荷傳輸層相接觸的方式形成；第2電極膜，該第2電極膜形成于上述X射線檢測(cè)層上；讀取機(jī)構(gòu)，該讀取機(jī)構(gòu)按照時(shí)間順序，依次讀取存儲(chǔ)于上述多個(gè)電荷存儲(chǔ)元件上的電荷信號(hào)；上述電荷傳輸層為電阻率的值在106～1012Ω·cm的范圍內(nèi)的半絕緣性的電阻體；在輻射X射線時(shí)，上述電源對(duì)上述第2電極膜，施加低于上述第1電極膜的電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的X射線檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括顯示形成于上述X射線檢測(cè)板中的像的顯示器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的X射線檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括顯示形成于上述X射線檢測(cè)板中的像的顯示器。
全文摘要
在設(shè)置于襯底上的第1電極膜的表面上,依次形成以三硫化二銻為主成分的電荷移動(dòng)層,以無定型硒為主成分的X射線檢測(cè)層,第2電極膜,按照第1電極膜側(cè)為正極,第2電極膜側(cè)為負(fù)極的方式,施加電壓,對(duì)第2電極膜的表面輻射X射線,此時(shí)在該X射線檢測(cè)層內(nèi)部產(chǎn)生的載流子便收集于第1,第2電極膜中。
文檔編號(hào)H01L31/09GK1336785SQ01121679
公開日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月29日
發(fā)明者島和彥, 佐藤正仁, 內(nèi)田直樹, 志村陽一郎, 佐藤賢治, 岸本榮俊 申請(qǐng)人:新電元工業(yè)株式會(huì)社, 山梨電子工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社島津制作所