特許 7607223 電離放射線変換デバイスおよび電離放射線の検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】電離放射線変換デバイスおよび電離放射線の検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/24 20060101AFI20241220BHJP

【ＦＩ】

G01T1/24

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022541162

(86)(22)【出願日】2021-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2021025154

(87)【国際公開番号】W WO2022030154

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2024-04-11

(31)【優先権主張番号】P 2020134152

(32)【優先日】2020-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004314

【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100107641

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 耕一

(74)【代理人】

【識別番号】100143236

【弁理士】

【氏名又は名称】間中 恵子

(72)【発明者】

【氏名】根上 卓之

(72)【発明者】

【氏名】関本 健之

(72)【発明者】

【氏名】松井 太佑

(72)【発明者】

【氏名】金子 幸広

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５３５５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０３０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１１５４０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７０４１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／２４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項11】

第１電極、
第２電極、および、
前記第１電極および前記第２電極の間に配置された電離放射線変換層、
を備え、
ここで、
前記第１電極は、第１金属を含有し、
前記第２電極は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを含有し、
前記電離放射線変換層は、ペロブスカイト化合物を含有し、および
前記電離放射線変換層の電子親和力の値から前記第１電極の仕事関数の値を引いた差が、０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下である、
電離放射線変換デバイス、を用い、
前記電離放射線変換デバイスによって、前記ペロブスカイト化合物に電離放射線が照射されることにより発生した電荷を検出する、
電離放射線の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電離放射線変換デバイスおよび電離放射線の検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線のような電離放射線を電気信号に変えるデバイスは種々あり、物質から発せられる電離放射線の強度を測定することや、電離放射線を物質に照射した結果、物質を透過する電離放射線を測定することで物質の内部情報を得ることができる。電離放射線を電気信号に変換する材料は種々考案され実用化されている。一般的にこの材料は原子番号が大きい原子を含むことが望ましい。現在使用されるのはアモルファスセレンやヨウ化セシウムである。近年、ヨウ化鉛メチルアンモニウムに代表されるペロブスカイト化合物がその材料として着目されている。

【0003】

電離放射線を電気信号に変える場合、前述の材料を厚くすることで、その感度を上げることが可能である。

【0004】

非特許文献１では、Ｘ線を電荷に変換するペロブスカイト化合物として、ヨウ化鉛メチルアンモニウムが使用されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】Nature Photonics Vol.9, p.444

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の目的は、電離放射線に対して高い感度を有する電離放射線変換デバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の電離放射線変換デバイスは、
第１電極、
第２電極、および、
前記第１電極および前記第２電極の間に配置された電離放射線変換層、
を備え、
ここで、
前記第１電極は、第１金属を含有し、
前記第２電極は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを含有し、
前記電離放射線変換層は、ペロブスカイト化合物を含有し、
前記電離放射線変換層の電子親和力の値から前記第１電極の仕事関数の値を引いた差が、０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下である。

【発明の効果】

【0008】

本開示の目的は、電離放射線に対して高い感度を有する電離放射線変換デバイスを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の電離放射線変換デバイス１００の断面図を示す。

【図2】図２は、本開示の電離放射線変換デバイス２００の断面図を示す。

【図3】図３は、第１実施形態による電極および電離放射線変換層のエネルギーバンド構造の一例を示す。

【図4】図４は、第１実施形態による電離放射線変換デバイスの断面エネルギーバンド構造の一例を示す。

【図5】図５は、第２実施形態による第２電極および電離放射線変換層のエネルギーバンド構造の一例を示す。

【図6】図６は、第２実施形態による電離放射線変換デバイスの断面エネルギーバンド構造の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本開示の基礎となった知見）
電離放射線変換層において、吸収した電離放射線（例えば、Ｘ線）を電子－正孔対に変換し、電子および正孔を有効に取り出すには、電離放射線変換層とそれに接する電極とがオーミック接触あるいは電子および正孔の輸送を阻害しないエネルギー障壁キャリアの小さい接触を形成する必要がある。

【0011】

本発明者らは、この課題を解決するために、電離放射線変換層に含まれる電離放射線変換材料としてペロブスカイト化合物を検討した。

【0012】

本開示の電離放射線変換デバイスによれば、電離放射線変換層と第１電極ならびに第２電極とでエネルギー障壁がない、あるいは小さい接触を形成することができる。すなわち、本開示の電離放射線変換デバイスは、電離放射線に対して高い感度を有し、変換損失が少ない。

【0013】

本開示において、「電離放射線」とは、α線、β線、中性子線、陽子線、Ｘ線、またはγ線を意味する。

【0014】

（本開示の実施形態）
以下、本開示の実施形態が、図面を参照しながら説明される。

【0015】

本開示の電離放射線変換デバイスは、第１電極、第２電極、および、第１電極および第２電極の間に配置された電離放射線変換層、を備える。ここで、第１電極は、第１金属を含有する。第２電極は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを含有する。電離放射線変換層は、ペロブスカイト化合物を含有する。電離放射線変換層の電子親和力の値から第１電極の仕事関数の値を引いた差が、０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下である。

【0016】

以上の構成によれば、本開示の電離放射線変換デバイスは、電離放射線に対して高い感度を有する。すなわち、本開示の電離放射線変換デバイスは、電離放射線を効率よく電荷に変換できる。

【0017】

電離放射線変換デバイスは、例えば、電離放射線検出器、撮像装置、または線量計として使用され得る。

【0018】

図１は、本開示の電離放射線変換デバイス１００の断面図を示す。

【0019】

電離放射線変換デバイス１００は、第１電極１１、第２電極１３、および、第１電極および第２電極の間に配置された電離放射線変換層１２、を備える。

【0020】

電離放射線変換層１２は、ペロブスカイト化合物を含有する。

【0021】

本開示において、「ペロブスカイト化合物」とは、ＡＢＸ₃により表される化合物また
はその類縁体である。

【0022】

ＡＢＸ₃により表される化合物は、例えば、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＳｉＯ₃、ＣｓＰｂＩ₃、ＣｓＰｂＢｒ₃または（ＣＨ₃ＮＨ₃）ＰｂＩ₃である。

【0023】

ＡＢＸ₃により表される化合物の類縁体は、以下の（ｉ）または（ｉｉ）の構造を有す
る。
（ｉ）ＡＢＸ₃により表される化合物において、Ａサイト、Ｂサイト、またはＸサイト
の一部が欠損した構造（例えば、（ＣＨ₃ＮＨ₃）₃Ｂｉ₂Ｉ₉）
（ｉｉ）ＡＢＸ₃により表される化合物において、Ａサイト、Ｂサイト、またはＸサイ
トが異なる複数の価数の材料によって構成される構造（例えば、Ｃｓ（Ａｇ_0.5Ｂｉ_0.5）Ｉ₃）

【0024】

ペロブスカイト化合物は、２種以上のカチオンおよび１種以上の１価のアニオンを含んでいてもよい。

【0025】

ペロブスカイト化合物は、実質的に、２種以上のカチオンおよび１種以上の１価のアニオンからなっていてもよい。「ペロブスカイト化合物が、実質的に、２種以上のカチオンおよび１種以上の１価のアニオンからなる」とは、ペロブスカイト化合物を構成する全元素の合計の物質量に対して、２種以上のカチオンおよび１種以上の１価のアニオンの合計の物質量が９０モル％以上であることを意味する。ペロブスカイト化合物は、２種以上のカチオンおよび１種以上の１価のアニオンからなっていてもよい。

【0026】

電離放射線に対する感度を高めるために、２種以上のカチオンは、Ｐｂ²⁺、Ｓｎ²⁺、Ｇｅ²⁺、およびＢｉ³⁺からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0027】

１価のアニオンは、例えば、ハロゲンアニオンまたは複合アニオンである。ハロゲンアニオンの例は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素である。複合アニオンの例は、ＳＣＮ^-、ＮＯ₃ ^-、またはＨＣＯＯ^-である。

【0028】

ペロブスカイト化合物は、例えば、化学式ＡＢＸ₃（Ａは１価のカチオンであり、Ｂは
２価のカチオンであり、かつ、Ｘはハロゲンアニオンである）により表される化合物であってもよい。

【0029】

１価のカチオンは、有機カチオンまたはアルカリ金属カチオンである。

【0030】

有機カチオンの例は、メチルアンモニウムカチオン（すなわち、ＣＨ₃ＮＨ₃ ⁺）、ホル
ムアミジニウムカチオン（すなわち、ＮＨ₂ＣＨＮＨ₂ ⁺）、フェニルエチルアンモニウム
カチオン（すなわち、Ｃ₆Ｈ₅Ｃ₂Ｈ₄ＮＨ₃ ⁺）、またはグアニジニウムカチオン（すなわち、ＣＨ₆Ｎ₃ ⁺）である。

【0031】

アルカリ金属カチオンの例は、セシウムカチオン（すなわち、Ｃｓ⁺）または、ルビジ
ウムカチオン（すなわち、Ｒｂ⁺）である。

【0032】

ペロブスカイト化合物は、複数の１価のカチオンを含んでいてもよい。例えば、上述の有機カチオンのうち少なくとも１つと、金属カチオンのうちの少なくとも１つとが、混合されていてもよい。

【0033】

２価のカチオンは、例えば、第１３族元素から第１５属元素のカチオンである。２価のカチオンは、例えば、鉛カチオン（すなわち、Ｐｂ²⁺）、錫カチオン（すなわち、Ｓｎ²⁺）、またはゲルマニウムカチオン（すなわち、Ｇｅ²⁺）である。電離放射線をより効率よく変換するために、２価の金属カチオンは、Ｐｂ²⁺であってもよい。

【0034】

ペロブスカイト化合物は、例えば、ＣｓＰｂＩ₃またはＣｓＰｂＢｒ₃である。

【0035】

電離放射線に対する感度をより高めるために、ペロブスカイト化合物は、１価の有機カチオン、第１４族元素のカチオン、およびハロゲンアニオンから構成されていてもよい。すなわち、ペロブスカイト化合物は、有機無機ペロブスカイト化合物であってもよい。

【0036】

電離放射線に対する感度を高めるために、有機無機ペロブスカイト化合物は、有機カチオンとしてメチルアンモニウムカチオン（以下、「ＭＡ」という）およびホルムアミジニウムカチオン（以下、「ＦＡ」という）からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。

【0037】

第１４族元素のカチオンは、例えば、Ｐｂ²⁺またはＳｎ²⁺である。

【0038】

有機無機ペロブスカイト化合物は、例えば、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ₃、ＣＨ₃ＣＨ₂ＮＨ₃ＰｂＩ₃、ＨＣ（ＮＨ₂）₂ＰｂＩ₃、またはＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＢｒ₃である。

【0039】

有機無機ペロブスカイト化合物は、電離放射線の吸収係数が高く、効率よく電離放射線を電荷に変換できる。さらに、有機カチオンを含むことで電荷の再結合を抑制でき、効率よく電荷を取り出すことができる。

【0040】

電離放射線を効率よく変換するために、電離放射線変換層１２は、ペロブスカイト化合物を３０モル％以上含有していてもよい。電離放射線変換層１２は、ペロブスカイト化合物を８０モル％以上含有していてもよい。電離放射線変換層１２は、ペロブスカイト化合物からなっていてもよい。

【0041】

電離放射線を効率よく変換するために、電離放射線変換層１２は、０．１μｍ以上かつ１ｃｍ以下の厚みを有していてもよい。望ましくは、電離放射線変換層１２は、１００μｍ以上かつ１ｍｍ以下の厚みを有していてもよい。

【0042】

第１電極１１は、第１金属を含有する。

【0043】

第１金属は、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＢｉからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。これにより、第１電極１１と電離放射線変換層１２との界面の接触抵抗を低減できる。

【0044】

第２電極１３は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを含有する。

【0045】

第２金属は、ＰｔおよびＳｅからなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。これにより、第２電極１３と電離放射線変換層１２との界面の接触抵抗を低減できる。

【0046】

金属酸化物は、ＭｏＯ₃およびＷＯ₃からなる群より選択される少なくとも１つであってもよい。これにより、第２電極１３と電離放射線変換層１２との界面の接触抵抗を低減できる。

【0047】

第１電極１１は、第１金属を５０モル％以上含有していてもよい。第１電極１１は、第１金属を９０モル％以上含有していてもよい。望ましくは、第１電極１１は、第１金属からなっていてもよい。

【0048】

第２電極１３は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを５０モル％以上含有していてもよい。第２電極１３は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを９０モル％以上含有していてもよい。望ましくは、第２電極１３は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つからなっていてもよい。第２電極１３は、第２金属からなっていてもよく、金属酸化物からなっていてもよい。

【0049】

図２は、本開示の電離放射線変換デバイス２００の断面図を示す。

【0050】

電離放射線変換デバイス２００は、電離放射線変換デバイス１００の構成に加えて、電荷蓄積部１４、薄膜トランジスタ１５、および電圧印加部１６を備える。

【0051】

電荷蓄積部１４は、第２電極１３と電気的に接続されている。

【0052】

薄膜トランジスタ１５は、第２電極１３および電荷蓄積部１４と電気的に接続されている。

【0053】

電離放射線変換デバイス２００の上面視において、第１電極１１および電離放射線変換層１２は、薄膜トランジスタ１５のほぼ全面を覆うように配置されている。

【0054】

次に、図２を用いて直接変換方式の電離放射線変換デバイス２００の動作の概略を説明する。電離放射線発生器から放射された電離放射線は、人体等の被検体を透過した後，電離放射線変換層１２に入射する。電離放射線変換層１２では、ペロブスカイト化合物に放射された電離放射線（例えば、Ｘ線）の量に応じた電荷（正孔－電子対）が励起される。発生した電荷は、電圧印加部１６により電離放射線変換層１２に印加される電圧の極性に従い第２電極（すなわち、画素電極）１３に移動し、薄膜トランジスタ１５内の電荷蓄積部１４に蓄積される。その後、薄膜トランジスタ１５を線順次に走査することで、電荷蓄積部１４に蓄積された電荷情報をデータバスラインから読み出すことができる。読み出された電荷情報はディジタル画像信号に変換されて順次出力される。

【0055】

電離放射線変換層１２に含まれるペロブスカイト化合物に電離放射線が照射されることにより発生した電荷を検出することで、電離放射線を検出してもよい。以上の検出方法によれば、感度よく電離放射線を検出できる。

【0056】

（第１実施形態）
第１実施形態では、有機無機ペロブスカイト化合物を含む電離放射線変換層は、第１電極および第２電極に接している。ここで、第１電極および第２電極は、電離放射線変換層の電子親和力と同じかそれより小さい仕事関数を有する。

【0057】

図３は、第１実施形態による電極および電離放射線変換層のエネルギーバンド構造の一例を示す。図３では、電離放射線変換層に接していない場合の電極の仕事関数（φ１）と、第１電極および第２電極に接していない場合の電離放射線変換層の電子親和力（χ）が示される。ここで、第１電極および第２電極は、いずれも電離放射線変換層の電子親和力（χ）よりも小さい仕事関数（φ１）を有する。

【0058】

図４は、第１実施形態による電離放射線変換デバイスの断面エネルギーバンド構造の一例を示す。

【0059】

図４では、電離放射線変換層が第１電極および第２電極に接している場合のエネルギーバンド図が模式的に示される。

【0060】

図４から、電離放射線変換層は、第１電極および第２電極との間にエネルギー障壁がないことがわかる。したがって、電離放射線によって電離放射線変換層で生成された電子を有効に取り出すことができる。ここで、電離放射線変換層の電子親和力と第１電極および第２電極の仕事関数のエネルギー差（χ－φ１）が大きい場合は、接触界面での電子の捕獲確率が高くなり、再結合が生じ得る。その結果、電子が消失する。

【0061】

電離放射線変換層の電子親和力の値から第１電極の仕事関数の値を引いた差、および、電離放射線変換層の電子親和力の値から第２電極の仕事関数の値を引いた差が、いずれも０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下であれば、エネルギー障壁を形成せずに、接触界面での電子の捕獲を防ぐことができる。

【0062】

例えば、電離放射線に対して高い感度を有する有機無機ペロブスカイト化合物としてＦＡＰｂＩ₃およびＭＡＰｂＩ₃が挙げられる。

【0063】

ＦＡＰｂＩ₃の電子親和力は４．２２ｅＶである。電離放射線変換層がＦＡＰｂＩ₃からなる場合、第１電極および第２電極は、４．２２ｅＶ以下の仕事関数を有する材料から構成され得る。当該材料の例は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、またはＢｉである。Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＢｉの仕事関数は、それぞれ４．０５ｅＶ、３．９０ｅＶ、４．１０ｅＶ、４．２２ｅＶ、４．２０ｅＶ、４．１２ｅＶ、および４．２２ｅＶである。当該材料は、４．２２ｅＶ以下の仕事関数を有する合金であってもよい。

【0064】

ＭＡＰｂＩ₃の電子親和力は３．９２ｅＶである。したがって、電離放射線変換層がＭ
ＡＰｂＩ₃からなる場合、第１電極および第２電極は、３．９２ｅＶ以下の仕事関数を有
する材料から構成され得る。当該材料の例は、ＭｇまたはＨｆである。ＭｇおよびＨｆの仕事関数は、それぞれ３．６６ｅＶおよび３．９０ｅＶである。当該材料は、３．９２ｅＶ以下の仕事関数を有する合金であってもよい。

【0065】

以上のように、電離放射線変換層の電子親和力よりも小さい仕事関数を有する金属または金属酸化物を用いれば、電離放射線変換層と電極との接触抵抗を低減できる。

【0066】

第１電極は、第２電極と同一の金属を含有していてもよい。これにより、図４における両界面（すなわち、第１電極と電離放射線変換層との界面、および、第２電極と電離放射線変換層との界面）でのエネルギーバンドの曲がり（すなわち、内部電界）が等しくなる。その結果、電圧を印加した場合に電離放射線変換層の内部に一定の電界が掛かり、電荷が一定に加速されて取り出すことができる。

【0067】

例えば、第１電極および第２電極は、いずれもＩｎを含有していてもよい。第１電極および第２電極は、いずれもＩｎからなっていてもよい。

【0068】

（第２実施形態）
第２実施形態では、有機無機ペロブスカイト化合物を含む電離放射線変換層は、第１電極および第２電極に接している。ここで、第２電極は、電離放射線変換層の電子親和力と禁制帯幅の和と同じかそれより大きい仕事関数を有する。

【0069】

図５は、第２実施形態による第２電極および電離放射線変換層のエネルギーバンド構造の一例を示す。

【0070】

図５では、第２電極に接していない場合の電離放射線変換層の電子親和力（χ）および禁制帯幅（Ｅｇ）と、電離放射線変換層に接していない場合の第２電極の仕事関数（φ２）が示される。ここで、第２電極は、電離放射線変換層の電子親和力（χ）と禁制帯幅（Ｅｇ）の和よりも大きい仕事関数（φ２）を有する。

【0071】

図６は、第２実施形態による電離放射線変換デバイスの断面エネルギーバンド構造の一例を示す。

【0072】

図６では、電離放射線変換層は、第１電極および第２電極に接している場合のエネルギーバンド図が模式的に示される。ここで、電離放射線変換層の電子親和力（χ）と第１電極の仕事関数（φ１）のエネルギー差（χ－φ１）（すなわち、電離放射線変換層の電子親和力の値から第１電極の仕事関数の値を引いた差）は、０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下である。

【0073】

図６から、第２電極は、電離放射線変換層との間にエネルギー障壁がないことがわかる。したがって、電離放射線によって電離放射線変換層で生成された正孔を、第２電極から有効に取り出すことができる。ここで、電離放射線変換層の電子親和力と禁制帯幅の和と第２電極の仕事関数のエネルギー差（（χ＋Ｅｇ）－φ２）の絶対値が大きい場合は、接触界面での正孔の捕獲確率が高くなり、再結合が生じ得る。その結果、正孔が消失する。

【0074】

電離放射線変換層の電子親和力の値と電離放射線変換層の禁制帯幅の値との合計から、第２電極の仕事関数の値を引いた差が、－０．４ｅＶ以上かつ０ｅＶ以下であれば、エネルギー障壁を形成せずに、接触界面での正孔の捕獲を防ぐことができる。

【0075】

上述のように、電離放射線に対して高い感度を有する有機無機ペロブスカイト化合物としてＦＡＰｂＩ₃およびＭＡＰｂＩ₃が挙げられる。

【0076】

ＦＡＰｂＩ₃の電子親和力と禁制帯幅の和は５．６１ｅＶである。電離放射線変換層が
ＦＡＰｂＩ₃からなる場合、第２電極は、５．６１ｅＶ以上の仕事関数を有する材料から
構成され得る。当該材料の例は、ＰｔまたはＳｅである。ＰｔおよびＳｅの仕事関数は、それぞれ５．６５ｅＶおよび５．９０ｅＶである。当該材料は、５．６１ｅＶ以上の仕事関数を有する合金であってもよい。

【0077】

ＭＡＰｂＩ₃の電子親和力と禁制帯幅の和は５．５３ｅＶである。したがって、電離放
射線変換層がＭＡＰｂＩ₃からなる場合、第２電極は、５．５３ｅＶ以上の仕事関数を有
する材料から構成され得る。当該材料の例は、ＰｔまたはＳｅである。当該材料は、５．５３ｅＶ以上の仕事関数を有する合金であってもよい。

【0078】

第２電極は、金属酸化物から構成されていてもよい。当該金属酸化物の例は、ＷＯ₃ま
たはＭｏＯ₃である。ＷＯ₃およびのＭｏＯ₃の仕事関数は、それぞれ５．６ｅＶおよび５
．７ｅＶである。

【0079】

第２電極において、電離放射線変換層と接する面と反対の面に金属膜を形成してもよい。高い導電率を有する金属膜を用いることで、電離放射線変換層に面内で均一に電圧を印加できる。その結果、例えば、電離放射線検出の解像度を向上させることができる。

【0080】

以上のように、第２電極の材料として、電離放射線変換層の電子親和力と禁制帯幅の和よりも大きい仕事関数を有する金属または金属酸化物を用いれば、電離放射線変換層と第２電極との接触抵抗を低減できる。

【0081】

なお、電離放射線変換膜の電子親和力あるいは伝導帯下端のエネルギー準位は、逆光電子分光法により測定することができる。また、以下の価電子帯上端のエネルギー準位と光透過スペクトルやフォトルミネッセンスから測定した禁制帯幅との和から求めることもできる。電離放射線変換膜の電子親和力と禁制帯幅の和となる価電子帯上端のエネルギー準位は、ＸＰＳ法（Ｘ線光電子分光法）、ＵＰＳ法（紫外線光電子分光）、またはＰＹＳ法（Photoelectron. Yield Spectroscopy）により測定することができる。

【0082】

電極の仕事関数は、同様にＸＰＳ法、ＵＰＳ法、またはオージェ電子分光法により測定することができる。

【0083】

（電離放射線の検出方法）
本開示の電離放射線の検出方法は、上述の本開示の電離放射線変換デバイスを用いて、電離放射線を検出する方法である。

【0084】

すなわち、本開示の電離放射線の検出方法は、例えば、
第１電極、
第２電極、および、
前記第１電極および前記第２電極の間に配置された電離放射線変換層、
を備え、
ここで、
前記第１電極は、第１金属を含有し、
前記第２電極は、第２金属および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１つを含有し、
前記電離放射線変換層は、ペロブスカイト化合物を含有し、および
前記電離放射線変換層の電子親和力の値から前記第１電極の仕事関数の値を引いた差が、０ｅＶ以上かつ０．４ｅＶ以下である、
電離放射線変換デバイス、を用いる。本開示の電離放射線の検出方法では、当該電離放射線変換デバイスによって、前記ペロブスカイト化合物に電離放射線が照射されることにより発生した電荷を検出する。

【0085】

（電離放射線変換デバイスの製造方法）
以下、電離放射線変換デバイスの製造方法の一例が、図１を参照しながら説明される。

【0086】

まず、基板（図示せず）上に第２電極１３が形成される。基板としては、例えば、ガラスやシリコンを用いることができる。基板上に、スパッタ法により、例えば、Ｉｎからなる層が第２電極１３として形成される。第２電極１３の膜厚は、例えば、５００ｎｍである。

【0087】

次に、第２電極１３上に電離放射線変換層１２が形成される。

【0088】

第２電極１３上に、スピンコート法により電離放射線変換層のシード層が形成される。シード層は、例えば、ヨウ化メチルアンモニウム（すなわち、ＣＨ₃ＮＨ₃Ｉ）およびＰｂＩ₂をそれぞれ含むジメチルスルホキシド溶液を、第２電極１３上に３０００ｒｐｍでス
ピンコートする方法で、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ₃層を形成できる。シード層の膜厚は、例えば
、３００ｎｍである。

【0089】

次に、シード層を形成した基板を過飽和状態のＣＨ₃ＮＨ₃ＩおよびＰｂＩ₂を含むγ－
ブチルラクトン溶液に浸漬することで、ＣＨ₃ＮＨ₃ＰｂＩ₃層が結晶成長する。このよう
にして、電離放射線変換層１２が形成される。電離放射線変換層１２の膜厚は、例えば、３００μｍである。

【0090】

最後に、電離放射線変換層１２上に第１電極１１が形成される。電離放射線変換層１２上に、スパッタ法により、例えば、Ｉｎからなる層が形成される。第１電極１１の膜厚は、例えば、５００ｎｍである。

【0091】

以上のようにして、電離放射線変換デバイスが得られる。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本開示の電離放射線変換デバイスは、例えば、電離放射線検出器において利用される。

【符号の説明】

【0093】

１１ 第１電極
１２ 電離放射線変換層
１３ 第２電極
１４ 電荷蓄積部
１５ 薄膜トランジスタ
１６ 電圧印加部
１００、２００ 電離放射線変換デバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】