[發明專利]用于CT 系統的X 射線輻射檢測器

有效

• 申請號: 201210344540.2
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN103022180A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: F.迪爾;M.斯特拉斯伯格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/08;H01L31/115
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種直接轉換X射線輻射檢測器，特別是用于CT系統的直接轉換X射線輻射檢測器，其至少具有檢測用的半導體材料，優選化合物半導體，以及在半導體材料和接觸材料之間的至少一個歐姆接觸，其中半導體材料和接觸材料分別具有載流子逸出功。

背景技術

閃爍探測器或直接轉換半導體檢測器用于檢測伽瑪射線和X射線輻射，特別是在CT系統和雙能CT系統中。在閃爍探測器中，入射的射線通過電子激發和轉化為光子而間接地探測。在此基于半導體材料例如CdTe、CdZnTe、CdZnSe和CdZnTeSe的直接轉換檢測器能夠計數單個光子，從而直接探測射線。在此，半傳導性的檢測器材料通過金屬接觸、例如由鉑或金組成的金屬接觸電傳導性地與檢測器的讀出電子設備和供電裝置相連接。

這些接觸是非理想的歐姆接觸。兩種不同材料之間的理想的歐姆接觸的特征基本上在于兩種材料的逸出功相等。在實踐中，這是較難實現的，因為較小的差別通常就會引起注入接觸或阻擋接觸（injizierenden?oder?blockierenden?Kontakten）。對于逸出功較大的半導體例如p-CdTe或p-CdZnTe尤其如此。

然而，歐姆接觸是光電電阻的基本前提，如其例如在將射線轉換為電脈沖時，也就是在直接轉換的檢測器中所使用的那樣。輻射流越大，載流子不受阻地運送經過半導體-金屬-界面就越重要。

根據現有技術已知的是，在直接轉換的檢測器中使用肖特基接觸（Schottky-Kontakt）或準歐姆接觸。在此作為金屬使用的是鉑或金。然而，當使用這些金屬時，在運行時會出現極化的問題，即由于半導體中的空間電荷而引起內電場變化。導致所述空間電荷的原因正是非理想的歐姆接觸。

特別在高強度輻射時，例如在計算機斷層造影中，極化作用增強發生。檢測器的效率由此極大地受到限制。高輻射密度因而不能直接地以及無損耗地轉化為電脈沖，從而在CT系統中使用直接轉換半導體檢測器仍不能完整提供準確的測量結果。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是找到一種用于檢測電離射線的直接轉換檢測器中的理想的歐姆接觸，從而避免極化作用引起的效應并且檢測器適用于高流測量。

上述技術問題通過獨立權利要求的特征來解決。本發明的有利擴展是從屬權利要求的主題。

發明人已經認識到，可以通過在用作接觸材料的金屬和半導體之間插入由中間材料組成的中間層在金屬-半導體-界面上產生理想的歐姆接觸。通過該中間層減小接觸材料的逸出功和半導體的逸出功差別，該差別即使在準歐姆接觸中也是存在的。

中間層優選由中間材料組成，其逸出功位于半導體的逸出功和接觸材料的逸出功之間。由此減小了界面處的勢壘以及各相鄰材料的逸出功的差別，從而載流子更容易穿過（überwindbar）界面。對于中間層起決定作用的是，針對各更慢的以及因此導致極化作用的載流子類別，材料具有比半導體（光電電阻）更高的遷移率。由此這些載流子被“抽吸”到界面半導體-中間層，這意味著極化作用的減小直至得以避免。同時具有相反電荷的載流子從接觸材料經過中間層流入半導體并且通過與在那里聚集的緩慢的載流子重新組合而減小空間電荷。這兩個過程一起可以有效避免空間電荷以及因此減小極化作用。

針對中間層的實施以及中間材料的選擇存在著其他的不同的可能性。但是在所有的實施方式中，中間材料的逸出功位于接觸材料的逸出功與半導體材料的逸出功之間。中間材料例如由半導體材料的元素構成或者由分別具有不同的逸出功的多種不同的材料層構成。替換地，中間層由中間材料構成，該中間材料至少在半導體的近表面區域中與其形成物質化合物。

常規的沉積方法，例如濺射或蒸發適用于將中間材料沉積在半導體材料上。可選地，可以在沉積中間材料之前蝕刻半導體表面。

基本思想在于，通過非歐姆金屬-半導體-接觸的新型結構、即通過在金屬和半導體之間插入中間層來組成非阻塞的歐姆接觸。

相應地，發明人建議了一種直接轉換X射線檢輻射測器，特別是用于CT系統的直接轉換X射線輻射檢測器，其至少具有檢測用的半導體材料，優選化合物半導體，以及在半導體材料和接觸材料之間的至少一個歐姆接觸，其中半導體材料和接觸材料分別具有載流子逸出功，為了改進，在半導體材料和接觸材料之間插入由中間材料組成的中間層，其中中間材料的逸出功位于半導體材料的逸出功和接觸材料的逸出功之間。