Comparison of Electrical Signal Properties about Top Electrode Size on Photoconductor Film

광도전체 필름 상부 전극크기에 따른 전기적 신호 특성 비교

Currently, the development of direct conversion radiation detector using photoconductor materials is progressing in widely. Among of theses photoconductor materials, mercuric iodide compound than amorphous selenium has excellent absorption and sensitivity of high energy radiation. Also, the detection efficiency of signal generated in photoconductor film varies by electric filed and geometric distribution according to top-bottom electrode size. Therefore, in this work, the x-ray detection characteristics are investigated about the size of top electrode in $HgI_2$ photoconductor film. For sample fabrication, to solve the problem that is difficult to make a large area film, we used the spatial paste screen-print method. And the sample thickness is $150{\mu}m$ and an film area size is $3cm{\times}3cm$ on ITO-coated glass substrate. ITO(Indium-Tin-Oxide) electrode was used as top electrode using a magnetron sputtering system and each area is $3cm{\times}3cm$, $2cm{\times}2cm$ and $1cm{\times}1cm$. From experimental measurement, the dark current, sensitivity and SNR of the $HgI_2$ film are obtained from I-V test. From the experimental results, it shows that the sensitivity increases in accordance with the area of the electrode but the SNR is decreased because of the high dark current. Therefore, the optimized size of electrode is importance for the development of photoconductor based x-ray imaging detector.

현재 광도전체 물질을 이용한 직접변환방식의 방사선 검출기 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 광도전체 물질 중 상용화된 비정질 셀레늄(a-Se)에 비해 요오드화수은($HgI_2$) 광도전체 화합물은 고에너지에 대한 높은 흡수율과 민감도를 가지는 것으로 보고되고 있다. 또한 이러한 광도전체 필름은 발생된 신호의 검출효율은 상하부 전극크기에 의한 전기장의 세기 및 기하학적 분포에 많은 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 이에 본 연구는 $HgI_2$ 광도전체 필름에서 상하부 전극의 크기에 따른 X선 검출특성을 조사하였다. 시편제작은 기존의 진공 증착법이 두꺼운 대면적 필름제조가 어렵다는 문제점을 해결하고자 페이스트 인쇄법을 이용하여 인듐전극이 코팅된 유리기관위에 제작하였으며, 시편의 두께를 $150{\mu}m$, 면적크기를 $3cm{\times}3cm$ 크기로 제조하였다. 상부전극은 마그네틱 스퍼터링법을 이용하여 $3cm{\times}3cm$, $2cm{\times}2cm$, $1cm{\times}1cm$의 크기로 ITO(indium-tin-oxide)를 진공 증착하였다. 특성평가를 위해 X선 선량에 대한 민감도와 누설전류, 신호대잡음비를 측정하여 필름의 전기적 검출 특성을 정량적으로 평가하였다. 그 결과 상부전극의 크기가 증가함에 따라 검출된 신호의 크기가 다소 증가하는 경향을 보였다. 하지만, 전극크기의 증가에 따른 누설전류 또한 증가함으로써 신호대잡음비는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터 향후 광도전체를 적용한 X선 영상검출기 개발에 있어 상부전극의 최적크기와 구조설계가 고려되어야 할 것으로 사료된다.