| 研究概要 |
【背景】CdTe半導体は医療用X線カメラ等の高感度放射線検出器への適用が期待されているが,実用化には検出感度向上のために非常に高い電圧を基板に印可した際にリーク電流を小さくすることが要求される.そのため,ショットキー特性を有する電極材が必要となるが,従来のCdTe半導体用ショットキー電極材には使用後数分間で検出効率が著しく低下するという問題があり、これが実用化の大きな障害となっている。本研究では,従来よりも高性能のショットキー電極材を開発するために,基板CdTeとの反応を促進させ,p-n接合を形成することによりリーク電流の飛躍的な低下を実現する新しい電極材作製法に取り組む.
【結果】基板温度をInの融点以上に加熱してInを真空蒸着した場合、成膜中にCdTe基板とInの反応が促進されるため,単体Inはほとんど残存しておらず、In-Te化合物層が形成された。これらの電極材では従来報告されているショットキー電極材よりも高い検出感度が得られたが、比較的低温で成膜した電極材では検出特性の劣化は顕著であった。検出感度の劣化は、同電極材をより高温で熱処理することにより抑制された。微細構造解析から、検出感度の劣化が顕著な電極材はIn_4Te_3を主成分とする粗大結晶粒(粒径300nm程度)から成るが、より高温の熱処理を施した試料では微細結晶粒(粒径数十nm程度)のInTeが生成しており、同構造が高性能電極材に不可欠であることが明らかとなった。InTeはn型半導体となることが報告されていることから,p-n接合が形成されたことにより従来のIn単体電極材よりも遥かにリーク電流が小さく,劣化を抑制できる電極材が得られたと考えられる.微細InTe粒から成る電極材は基板温度を高温加熱して成膜することにより,成膜後熱処理を施すことなく得ることができた.様々な面から最適化されたプロセスで作製された電極材では,従来よりも飛躍的に高い検出感度・安定性を有することが確認された.
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