JPH0637345A - 放射線検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、Ｘ線、γ線等の放射線を検出するた
めの放射線検出素子に関し、エネルギー分解能の特性に
優れ、熱サイクル耐性にも優れた放射線検出素子を提供
することを目的とする。 【構成】超伝導転移温度が４．４８ＫのＴａ超伝導体層
１２と超伝導転移温度が１．１９ＫのＡｌ超伝導体層１
４の二層構造の下部電極と、超伝導転移温度が４．４８
ＫのＴａ超伝導体層２０と超伝導転移温度が１．１９Ｋ
のＡｌ超伝導体層１８の二層構造の上部電極とでＡｌＯ
ｘバリア層を挟んでジョセフソン接合構造が形成されて
いる。Ｔａ超伝導体層１２、２０で生成された準粒子が
Ａｌ超伝導体層１４、１８で転移温度の差を利用して効
率よく収集される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線、γ線等の放射線を
検出するための放射線検出素子に関する。Ｘ線、γ線等
の放射線を利用した技術として最も代表的なものに、シ
ンクロトロン放射光を利用したものがある。シンクロト
ロン放射光は、円形加速器から放射される光速に近い速
度で運動する電子が、磁場により軌道を曲げられるとき
に接線方向に放出される極めて指向性の強い電磁波のこ
とである。シンクロトロン放射光は、波長連続性、偏向
性、パルス性等が非常に優れているため、結晶の解析や
表面、界面の解析、物性研究、イメージング技術、工学
応用の他に、生体応用や医学応用等の非常に多岐にわた
る分野での利用が期待されている。

【０００２】また、シンクロトロン放射光でけでなく、
通常のＸ線等の他の放射線も、医療の分野や物性分析の
分野において広範に用いられている。このような分野で
用いられている放射線検出素子としては、後述するよう
に、その検出部分の形状や検出特性等、種々のものが用
途に応じて用いられている。どの分野で用いられる場合
でも、エネルギー分解能が優れていることが放射線検出
素子として非常に重要な要素である。

【０００３】

【従来の技術】エネルギー分解能の高い放射線検出素子
として、ＳｉやＧｅ等の半導体を用いた半導体放射線検
出素子が知られている。これら半導体放射線検出素子の
分解能は、放射線によって検出素子中で作り出される電
子−空孔対数の統計的ゆらぎによる限界まで近づいてい
る。

【０００４】上述した応用分野のなかには、半導体放射
線検出素子の原理的に限界とされるエネルギー分解能よ
りも、よりエネルギー分解能の高い放射線検出素子の出
現が切望されている。このためには、統計的ゆらぎによ
るエネルギー分解能の限界が原理的に小さい放射線検出
素子が求められている。そのようななかで超伝導体を用
いた放射線検出素子が注目されている。

【０００５】放射線検出素子に、エネルギーＥの放射線
が入射すると、多数の荷電子対が生成され、検出信号と
して収集される。生成された荷電子対の数Ｎのゆらぎに
起因する相対分解能Ｐは、次式で表される。 Ｐ＝２．３５５（ε×Ｆ×Ｅ）^1/2 ここで、εは、放射線によって電子１個を励起するのに
必要なエネルギーである。また、Ｆは、ファノ因子と呼
ばれ、＜（Ｎ−＜Ｎ＞）2 ＞／＜Ｎ＞で定義される、励
起電子の数のゆらぎがポアソン分布のゆらぎより小さく
なる程度を示すパラメータである。ポアソン分布に従う
ならＦ＝１、従わない場合はＦ＜１である（合志陽一、
佐藤公隆編「エネルギー分散型Ｘ線分析」、日本分光学
会 測定法シリーズ、学会出版センタ）。

【０００６】上記式から、入射する放射線に対して、い
かに荷電子対の数Ｎを多く生成できる材料を見つける
か、すなわち、いかにエネルギーεが小さい材料を見つ
けるかが、放射線検出素子のエネルギー分解能を向上さ
せる上で重要な要因であることかがわかる。放射線検出
素子に用いられる材料のエネルギーギャップＥｇが小さ
ければ、小さなε値で荷電子対を生成することが可能に
なるといえる。ところが、半導体材料を用いた場合、エ
ネルギーεは次式 ε＝２．８×Ｅｇ＋（０．５〜１．０）［ｅＶ］ のように表され、エネルギーギャップＥｇが小さいから
といって、それに比例してε値が小さくなるということ
が、必ずしも当てはまらないことが知られている（C.
A. Klein, J. Appl. Phys., vol.39, p.2090, (196
8))。

【０００７】つまり、エネルギーギャップＥｇがいかに
小さかろうと、エネルギーεは０．５〜１．０ｅＶ以下
にはならないこと、すなわち、生成できる荷電子対数
が、これによって制限されることを示している。半導体
材料では、放出されたフォノン（最大エネルギーとして
数十ｍｅＶ）では荷電子対を励起することはできない。
一方、超伝導体材料を用いた場合には、エネルギーギャ
ップＥｇが小さい（約数ｍｅＶ）ために、放出されたフ
ォノン（最大エネルギーとして数十ｍｅＶ）でも電子対
を破壊して準粒子の生成、つまりは荷電子対Ｎの数を多
くすることができ、高エネルギー分解能の放射線検出素
子の作成が可能となる。

【０００８】超伝導体材料を用いた放射線検出素子にお
いて、放射線による電子の直接励起と、準粒子によるフ
ォノン放出と、フォノンによる準粒子生成とからなる、
準粒子とフォノンのカスケード励起過程を計算機を用い
たモンテカルロシュミレーションを行った結果、半導体
材料に比べて３桁も多い準粒子数が生成され、エネルギ
ーε＝０．９６９ｍｅＶ、パラメータＦ＝０．２という
値が、理論検討から得られている（M. Kurakado and H.
Mazaki, Phys. Rev. B22 (1980) 168）。

【０００９】後述するＳｎ／ＳｎＯｘ／Ｓｎ接合の実験
ではエネルギーε＝２．４ｍｅＶが得られている（M. K
urakado, Nucl. Nucl. Instrum and Methods vol.196,
p.275 (1982)）。ケース１として理論値のε及びＦを用
い、ケース２として実験値のεを用い、Ｆ＝１と仮定し
たときの、エネルギー分解能と入射エネルギーとの関係
を図６に示す。なお、図６には、現在のところ、最もエ
ネルギー分解能のよい半導体材料であるＳｉを用いた場
合（ε＝３．７６ｅＶ、Ｆ＝０．０８（何れも実験
値））のエネルギー分解能と入射エネルギーとの関係も
比較のために示す。

【００１０】図６から分かるように、超伝導材料を用い
た場合には、半導体材料を用いた場合に比べて、１０倍
程度のエネルギー分解能のよい放射線検出素子が実現で
きる可能性があることを示している。超伝導体１／バリ
ア／超伝導体２からなるジョセフソン接合において、放
射線を照射したときのトンネリング過程を図７を用いて
説明する。図７に示すように、ジョセフソン接合に電圧
を印加しているので、片側の超伝導体１のバンドエネル
ギーがが eＵだけ高くなっている状態を示している。

【００１１】片側の超伝導体１に放射線が入射すること
によって、電子対が破壊されて準粒子が生成される。こ
の準粒子の生成は放射線の直接励起又はフォノンによる
励起による。この準粒子がバリアをトンネルして超伝導
体２に達する。エネルギー分解能の向上には、生成され
た準粒子がいかに効率よく絶縁体をトンネルするかによ
る。このトンネル現象は本質的に非平衡状態であり、い
かに効率よくトンネルするかは、第１に、準粒子のトン
ネル時間とフォノンの放出を伴う準粒子の再結合時間と
の関係により決定される。準粒子のトンネル時間と再結
合時間は、超伝導材料によって大きく異なる。第２に
は、熱的に励起される準粒子の影響をできるだけ小さく
することが重要であり、放射線の測定を低温（＜４．２
Ｋ）にすることが必要であると考えられる。

【００１２】ジョセフソン接合における準粒子のトンネ
リング過程は、図８に示すような電流−電圧特性を示
す。すなわち、電圧ＶB がバンドギャップエネルギー２
Δに相当する値２Δ／ｅよりも小さいときは、エネルギ
ーバンドより上に励起されている準粒子とその空孔のみ
が電流に寄与する。ジョセフソン接合に一定の電圧ＶB
を印加する定電圧方式の場合には、放射線の入射前後に
より電流変化分ΔＩが生じ、この電流変化分ΔＩを信号
として取り出す。ジョセフソン接合に一定の電流ＩB を
流す定電流方式の場合には、放射線の入射前後により電
圧変化分ΔＶが生じ、この電圧変化分ΔＶを信号として
取り出す。これら電流変化分ΔＩ及び電圧変化分ΔＶは
放射線の入射エネルギーに比例する。

【００１３】このように超伝導材料を用いた放射線検出
素子は、半導体材料を用いた放射線検出素子を凌駕する
性能を秘めており、放射線検出素子として非常に有望で
あることがわかった。超伝導材料を用いた従来の放射線
検出素子について説明する。ジョセフソン接合に放射線
を入射させる実験は約２０年前に行われた（C. H.Wood
and B. L. White, Appl. Phys. Lett., vol.15 (1969),
p.237)。接合材料はＳｎ／ＳｎＯｘ／Ｓｎである。こ
の実験ではα線入射による信号が判別できる程度であっ
た。

【００１４】その後、同じＳｎ／ＳｎＯｘ／Ｓｎ接合を
用いて一連の実験が精力的に行われた（M. Kurakado,
S. Tachi, R.Katano and H. Mazaki, Bull. Inst. Che
m. Res. 59 (Kyoto Univ. 1981等）。その結果、放射線
入射による信号が単なる温度上昇によるのではなく、放
射線による過剰準粒子の生成が、ジョセフソン接合から
の信号の発生に本質的であることがわかった。

【００１５】その後、ニュートリノの質量決定、太陽ニ
ュートリノのエネルギー分布測定、暗黒物質や磁気単極
子の検出といった宇宙物理、素粒子物理の問題とも関連
して世界各地で、超伝導放射線検出器の研究開発が行わ
れつつある。１９８６年に、Kraus 等（H. Kraus, et.
al., Europhys. Lett. 1 (1986) 161)、とTwerenbold
（D. Twerenbold, Europhys. Lett. 1 (1986) 209)が、
別個に、⁵⁵ＦｅからのＭｎＫα、ＭｎＫβのＸ線検出に
成功した。ジョセフソン接合材料はＳｎ／ＳｎＯｘ／Ｓ
ｎであり、熱的な影響をできるだけ除くために測定温度
は０．３Ｋであった。Twerenbold等の実験によれば、
５．９ＫｅＶの入射Ｘ線に対して、半値幅として９０ｅ
Ｖ、このうち配線へのエネルギー拡散の影響を除いた場
合の半値幅として６５ｅＶ、ノイズによる広がりを除い
た場合の半値幅として４１ｅＶのエネルギー分解能を得
ている。

【００１６】その後、配線幅を４μｍまで狭くすること
によって、５．９ＫｅＶの入射Ｘ線に対して半値幅とし
て４８ｅＶ、ノイズによる広がりを除いた場合の半値幅
として３７ｅＶのエネルギー分解能を得ている（W. Rot
hmund and A. Zehnder, Superconductive Particle Det
ectors, edited by A. Barone (World Scientific, Sin
gapore））。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このように超伝導材料
を用いた放射線検出素子は、半導体材料を用いた放射線
検出素子より性能が優れていることが実証された。しか
しながら、これらのエネルギー分解能はＳｎのエネルギ
ーギャップから予想される理論値２．５ｅＶよりまだ一
桁近く大きいので、素子構造の改良が必要と考えられ
る。更には、Ｓｎは室温とヘリウム温度との熱サイクル
に弱く、室温保持でさえも劣化しやすいという致命的な
欠点を有している。

【００１８】そこで、熱サイクルに強い材料を用いたジ
ョセフソン接合による開発が行われつつある。Barone等
は熱サイクルに強いＮｂを下部電極にしたＰｂ／ＮｂＯ
ｘ／Ｎｂ接合を用い、配線幅を狭くすれば波高スペクト
ルは鋭くなることを示した（A. Barone et al., Nucl.
Instrum. and Methods., A234 (1985) 61 等）。デジタ
ル応用で実績のあるＮｂ／ＡｌＯｘ−Ａｌ／Ｎｂ接合を
放射線検出素子に用いる試みも行われつつある（M. Kur
akado and A. Matsumura, J. J. Appl.Phys. 28 (1989)
L459 等）が、Ｓｎ／ＳｎＯｘ／Ｓｎ接合に用いた場
合に比べて特性は良くない。特性向上を図るために、倉
門等は下部電極のＮｂを単結晶化することで、５．９Ｋ
ｅＶのＸ線入射にたいして半値幅として１６０ｅＶのエ
ネルギー分解能を得ている（倉門等、電子通信学会技術
報告 ＳＣＢ９０−１９ｐｐ７）が、Ｓｎの接合に比べ
て特性がよくないという問題があった。

【００１９】本発明の目的は、エネルギー分解能の特性
に優れ、熱サイクル耐性にも優れた放射線検出素子を提
供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、非平衡超
伝導現象を利用する放射線検出素子として高性能な特性
を実現するためには、入射放射線とこれに伴うフォノン
により励起された準粒子が、途中でロスすることなく如
何に効率よくバリアをトンネルするかが非常に重要であ
ると考えた。

【００２１】このためには、超伝導材料の有する準粒子
の寿命とフォノンの寿命が長いことが重要であると考え
た。そのような観点から、本願発明者は新しいデバイス
構造とデバイス材料を用いた放射線検出素子を提案す
る。デバイス材料としては、前述したように、現状で高
性能な結果が得られているのはＳｎ／ＳｎＯｘ／Ｓｎ接
合であり、安定なＮｂ系ではまだ不十分な結果しか得ら
れていない。これは、励起された準粒子が効率よく、つ
まりは再結合することなく、バリアをトンネルする割合
に差があることが本質的な原因であると考えた。そのよ
うに考えると、準粒子の寿命が長い材料が、放射線検出
素子に向いていることになる。また、フォノンの寿命が
長い方が、フォノンによる準粒子生成がより効率よくで
きると考えた。したがって、超伝導材料の有する準粒子
の寿命とフォノンの寿命が共に長いことが望ましいと考
えた。

【００２２】そこで、代表的な超導電材料について準粒
子及びフォノンの寿命を調べた。図１に超伝導材料の準
粒子及びフォノンの寿命を示す（井口家成、日本物理学
会誌、第３５巻、第４号、第３１４頁）。なお、図１に
示す値は熱平衡状態における値であり、実際の非平衡状
態において、その値を保持しているかは不明である。図
１に示すように、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ等のいわゆる軟らか
い金属が準粒子の再結合時間が大きいことがわかる。そ
れに対して、Ｎｂの準粒子の再結合時間はＳｎに比べて
１桁以上小さく、寿命が短いことが分かる。また、Ｎｂ
は、フォノンの寿命というという点でもＳｎに比べて２
桁小さいことがわかる。このように、Ｓｎ、Ｐｂは、準
粒子及びフォノンの寿命の面から考えれば、放射線検出
素子のための材料としては好ましい材料である。しか
し、Ｓｎ、Ｐｂは熱サイクル耐性に欠けるため採用する
ことができない。

【００２３】これに対し、超伝導転移温度４．５ＫのＴ
ａは、フォノンの寿命がＳｎに比べてやや短いが、準粒
子の寿命がＳｎと同程度の長さがあり、かつ、Ｎｂと同
様に融点が高く、熱サイクル耐性に優れているという特
性がある。一方、超伝導体電極層を、超伝導転移温度が
異なる低転移温度超伝導体層と高転移温度超伝導体層と
を積層した二層構造とし、バリア層側の超伝導体層を相
対的に転移温度の低い低転移温度超伝導体層にすると、
図２に示すように、高転移温度超伝導体層において放射
線の入射により生成された準粒子が超伝導転移温度が異
なることを利用して、低転移温度超伝導体層に効率よく
収集できることが分かった。

【００２４】そこで、本願発明者は、放射線検出素子の
超伝導材料としてＴａを採用すると共に、バリア層側に
Ｔａよりも超伝導転移温度の低いＡｌを用いれば、生成
する準粒子の寿命とフォノンの寿命が比較的長く、熱サ
イクル耐性に優れ、しかも、発生した準粒子とフォノン
を低転移温度のＡｌにより効率よく収集できる放射線検
出素子が実現できると考えた。

【００２５】

【作用】本発明によれば、生成する準粒子の寿命とフォ
ノンの寿命が比較的長く、熱サイクル耐性に優れ、しか
も、発生した準粒子とフォノンを効率よく収集すること
ができる。

【００２６】

【実施例】本発明の一実施例による放射線検出素子を図
３を用いて説明する。約３００μｍ厚のＳｉ基板１０上
に約２００ｎｍ厚のＴａ超伝導体層１２が形成され、こ
のＴａ超伝導体層１２上に約１０〜１００ｎｍ厚のＡｌ
超伝導体層１４が形成されている。超伝導転移温度が
４．４８ＫのＴａ超伝導体層１２と、超伝導転移温度が
１．１９ＫのＡｌ超伝導体層１４により下部電極を構成
している。

【００２７】下部電極のＡｌ超伝導体層１４上には約１
ｎｍ厚のＡｌＯｘバリア層１６を介して上部電極が形成
され、ジョセフソン接合を形成している。ＡｌＯｘバリ
ア層１６上に約１０〜１００ｎｍ厚のＡｌ超伝導体層１
８が形成され、このＡｌ超伝導体層１８上に約２００ｎ
ｍ厚のＴａ超伝導体層２０が形成されている。超伝導転
移温度が１．１９ＫのＡｌ超伝導体層１８と、超伝導転
移温度が４．４８ＫのＴａ超伝導体層２０により上部電
極を構成している。

【００２８】Ｔａ超伝導体層１２、２０はＳｉＯ₂ 層２
２により覆われている。ＳｉＯ₂ 層２２上には約６００
ｎｍ厚のＴａ配線層２４、２６が形成され、Ｔａ配線層
２４はコンタクトホールを介してＴａ超伝導体層１２に
接続され、Ｔａ配線層２６はコンタクトホールを介して
Ｔａ超伝導体層２０に接続されている。放射線検出時に
は、全体を液体ヘリウムに浸漬させる。放射線はＳｉ基
板１０の底面又はＴａ超伝導体層１２上方からジョセフ
ソン接合部分に入射され、ジョセフソン接合部分におい
て入射した放射線が検出される。

【００２９】このように本実施例によれば、ジョセフソ
ン接合をＴａ超伝導体層により形成したので、準粒子の
寿命とフォノンの寿命が長く、十分な熱サイクル耐性を
確保することができる。また、上部電極及び下部電極と
も、超伝導転移温度が低いＡｌ超伝導体層と超伝導転移
温度が高いＴａ超伝導体層との二層構造とし、バリア層
側に相対的に転移温度が低いＡｌ超伝導体層が設けられ
ているので、Ｔａ超伝導体層において生成された準粒子
がＡｌ超伝導体層で効率よく収集される。

【００３０】次に、本発明の一実施例による放射線検出
素子を図４及び図５を用いて説明する。まず、約３００
μｍ厚のＳｉ基板１０上に、スパッタ法により約２００
ｎｍ厚のＴａ超伝導体層１２を堆積する。続いて、Ｔａ
超伝導体層１２上に約１０〜１００ｎｍ厚のＡｌ超伝導
体層１４をスパッタ法により堆積する。続いて、Ａｌ超
伝導体層１４の表面を酸化して約１ｎｍ厚のＡｌＯｘバ
リア層１６を形成する。続いて、ＡｌＯｘバリア層１６
上に約１０〜１００ｎｍ厚のＡｌ超伝導体層１８をスパ
ッタ法により堆積する。続いて、Ａｌ超伝導体層１８上
に約２００ｎｍ厚のＴａ超伝導体層２０をスパッタ法に
より堆積する（図４（ａ））。

【００３１】スパッタ法による成膜条件は、Ａｒ圧力が
１．３Ｐａで、Ｔａの場合、ＤＣマグネトロンスパッタ
の印加電流が２．０Ａ、印加電圧が３００Ｖであり、Ａ
ｌの場合、ＤＣマグネトロンスパッタの印加電流が０．
３Ａ、印加電圧が１００Ｖである。次に、Ｔａ超伝導体
層１８上に、ジョセフソン接合の形成予定領域が残存す
るようにパターニングされたレジスト層３０を形成し、
このレジスト層３０をマスクとして、ＣＦ₄ ＋５％Ｏ₂
ガスをエッチングガスとして用い、圧力７Ｐａ、印加電
力５０Ｗの条件で反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）に
よりＴａ超伝導体層２０をエッチングする。このエッチ
ングはＡｌ超伝導体層１８で停止する。続いて、同じレ
ジスト層３０をマスクとして、Ａｒガスを用い、圧力１
Ｐａ、印加電力１００Ｗの条件で反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）によりＡｌ超伝導体層１８、ＡｌＯｘバリ
ア層１６、Ａｌ超伝導体層１４を続けてエッチングす
る。このエッチングはＴａ超伝導体層１２で停止する
（図４（ｂ））。

【００３２】次に、Ｔａ超伝導体層１２、２０上に下部
電極の形成予定領域が残存するようにパターニングされ
たレジスト層３２を形成し、このレジスト層３２をマス
クとして、ＣＦ₄ ＋５％Ｏ₂ ガスをエッチングガスとし
て用い、圧力７Ｐａ、印加電力５０Ｗの条件で反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）によりＴａ超伝導体層１２を
エッチングする。このエッチングはＳｉ基板１０で停止
する（図４（ｃ））。

【００３３】次に、電力９００Ｗ、圧力１．３Ｐａの条
件でＡｒを用いるスパッタ法により全面にＳｉＯ₂ 層２
２を堆積する（図５（ａ））。次に、ＳｉＯ₂ 層２２上
にコンタクトホール形成予定領域が開口するようにパタ
ーニングされたレジスト層３４を形成し、このレジスト
層３４をマスクとして、ＣＨＦ₃ ＋３０％Ｏ₂ ガスをエ
ッチングガスとして用い、圧力７Ｐａ、印加電力１００
Ｗの条件で反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳ
ｉＯ₂ 層２２をＴａ超伝導体層１２、２０が露出するま
でエッチングする（図５（ｂ））。

【００３４】次に、ＳｉＯ₂ 層２２上に約６００ｎｍ厚
のＴａ配線層２４、２６を形成する。Ｔａ配線層２４は
コンタクトホールを介してＴａ超伝導体層１２に接続さ
れ、Ｔａ配線層２６はコンタクトホールを介してＴａ超
伝導体層２０に接続される（図５（ｃ））。これにより
本実施例による放射線検出素子が完成する。本発明は上
記実施例に限らず種々の変形が可能である。

【００３５】例えば、上記実施例では、転移温度の低い
低転移温度超伝導体層にＡｌを用い、転移温度の高い高
転移温度超伝導体層にＴａを用いたが、他の超伝導材料
を用いてもよい。また、上記実施例ではバリア層として
ＡｌＯｘ層を用いたが、他の絶縁層を用いてもよい。

【００３６】更に、上記実施例ではＳｉ基板を用いた
が、Ｓｉ以外の材料、例えば、Ｔａ，Ｗ、Ｈｆ、Ｐｔ又
はＡｕを基板として用いてもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、生成する準粒子の寿命
とフォノンの寿命が比較的長く、熱サイクル耐性に優
れ、しかも、発生した準粒子とフォノンを効率よく収集
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】代表的な超伝導材料の準粒子及びフォノンの寿
命を示す図である。

【図２】二層構造の超伝導体電極層での準粒子の収集過
程の説明図である。

【図３】本発明の一実施例による放射線検出素子を示す
断面図である。

【図４】本発明の一実施例による放射線検出素子の製造
方法の工程断面図（その１）である。

【図５】本発明の一実施例による放射線検出素子の製造
方法の工程断面図（その２）である。

【図６】超伝導材料と半導体材料におけるエネルギー分
解能と入射エネルギーとの関係を示すグラフである。

【図７】放射線を照射したときのジョセフソン接合にお
けるトンネリング過程の説明図である。

【図８】ジョセフソン接合における準粒子のトンネリン
グ過程の電流−電圧特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０：Ｓｉ基板 １２：Ｔａ超伝導体層 １４：Ａｌ超伝導体層 １６：ＡｌＯｘバリア層 １８：Ａｌ超伝導体層 ２０：Ｔａ超伝導体層 ２２：ＳｉＯ₂ 層 ２４、２６：Ｔａ配線層 ３０、３２、３４：レジスト層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成された第１の
   超伝導体層と、前記第１の超伝導体層上に形成されたバ
   リア層と、前記バリア層上に形成された第２の超伝導体
   層とを有し、前記第１の超伝導体層と前記バリア層と前
   記第２の超伝導体層により形成される接合部分に放射線
   を入射することにより放射線を検出する放射線検出素子
   において、 前記第１の超伝導体層は、 前記バリア層に接合する第１の転移温度を有する第１の
   低転移温度超伝導体層と、 前記第１の低転移温度超伝導体層に接し、前記第１の転
   移温度より高い第２の転移温度を有する第１の高転移温
   度超伝導体層とを有し、 前記第２の超伝導体層は、 前記バリア層に接合する前記第１の転移温度を有する第
   ２の低転移温度伝導体層と、 前記第２の低転移温度超伝導体層に接し、前記第２の転
   移温度を有する第２の高転移温度超伝導体層とを有し、 前記バリア層は、前記第１の低転移温度超伝導体層の酸
   化物層又は窒化物層であることを特徴とする放射性検出
   素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射線検出素子におい
   て、 前記第１及び第２の低転移温度超伝導体層は、Ａｌであ
   り、 前記第１及び第２の高転移温度超伝導体層は、Ｔａであ
   り、 前記バリア層は、ＡｌＯｘであることを特徴とする放射
   線検出素子。