[发明专利]用于CT 系统的X 射线辐射检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接转换X射线辐射检测器，特别是用于CT系统的直接转换X射线辐射检测器，其至少具有检测用的半导体材料，优选化合物半导体，以及在半导体材料和接触材料之间的至少一个欧姆接触，其中半导体材料和接触材料分别具有载流子逸出功。

背景技术

闪烁探测器或直接转换半导体检测器用于检测伽玛射线和X射线辐射，特别是在CT系统和双能CT系统中。在闪烁探测器中，入射的射线通过电子激发和转化为光子而间接地探测。在此基于半导体材料例如CdTe、CdZnTe、CdZnSe和CdZnTeSe的直接转换检测器能够计数单个光子，从而直接探测射线。在此，半传导性的检测器材料通过金属接触、例如由铂或金组成的金属接触电传导性地与检测器的读出电子设备和供电装置相连接。

这些接触是非理想的欧姆接触。两种不同材料之间的理想的欧姆接触的特征基本上在于两种材料的逸出功相等。在实践中，这是较难实现的，因为较小的差别通常就会引起注入接触或阻挡接触（injizierenden oder blockierenden Kontakten）。对于逸出功较大的半导体例如p-CdTe或p-CdZnTe尤其如此。

然而，欧姆接触是光电电阻的基本前提，如其例如在将射线转换为电脉冲时，也就是在直接转换的检测器中所使用的那样。辐射流越大，载流子不受阻地运送经过半导体-金属-界面就越重要。

根据现有技术已知的是，在直接转换的检测器中使用肖特基接触（Schottky-Kontakt）或准欧姆接触。在此作为金属使用的是铂或金。然而，当使用这些金属时，在运行时会出现极化的问题，即由于半导体中的空间电荷而引起内电场变化。导致所述空间电荷的原因正是非理想的欧姆接触。

特别在高强度辐射时，例如在计算机断层造影中，极化作用增强发生。检测器的效率由此极大地受到限制。高辐射密度因而不能直接地以及无损耗地转化为电脉冲，从而在CT系统中使用直接转换半导体检测器仍不能完整提供准确的测量结果。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是找到一种用于检测电离射线的直接转换检测器中的理想的欧姆接触，从而避免极化作用引起的效应并且检测器适用于高流测量。

上述技术问题通过独立权利要求的特征来解决。本发明的有利扩展是从属权利要求的主题。

发明人已经认识到，可以通过在用作接触材料的金属和半导体之间插入由中间材料组成的中间层在金属-半导体-界面上产生理想的欧姆接触。通过该中间层减小接触材料的逸出功和半导体的逸出功差别，该差别即使在准欧姆接触中也是存在的。

中间层优选由中间材料组成，其逸出功位于半导体的逸出功和接触材料的逸出功之间。由此减小了界面处的势垒以及各相邻材料的逸出功的差别，从而载流子更容易穿过（überwindbar）界面。对于中间层起决定作用的是，针对各更慢的以及因此导致极化作用的载流子类别，材料具有比半导体（光电电阻）更高的迁移率。由此这些载流子被“抽吸”到界面半导体-中间层，这意味着极化作用的减小直至得以避免。同时具有相反电荷的载流子从接触材料经过中间层流入半导体并且通过与在那里聚集的缓慢的载流子重新组合而减小空间电荷。这两个过程一起可以有效避免空间电荷以及因此减小极化作用。

针对中间层的实施以及中间材料的选择存在着其他的不同的可能性。但是在所有的实施方式中，中间材料的逸出功位于接触材料的逸出功与半导体材料的逸出功之间。中间材料例如由半导体材料的元素构成或者由分别具有不同的逸出功的多种不同的材料层构成。替换地，中间层由中间材料构成，该中间材料至少在半导体的近表面区域中与其形成物质化合物。

常规的沉积方法，例如溅射或蒸发适用于将中间材料沉积在半导体材料上。可选地，可以在沉积中间材料之前蚀刻半导体表面。

基本思想在于，通过非欧姆金属-半导体-接触的新型结构、即通过在金属和半导体之间插入中间层来组成非阻塞的欧姆接触。

相应地，发明人建议了一种直接转换X射线检辐射测器，特别是用于CT系统的直接转换X射线辐射检测器，其至少具有检测用的半导体材料，优选化合物半导体，以及在半导体材料和接触材料之间的至少一个欧姆接触，其中半导体材料和接触材料分别具有载流子逸出功，为了改进，在半导体材料和接触材料之间插入由中间材料组成的中间层，其中中间材料的逸出功位于半导体材料的逸出功和接触材料的逸出功之间。