合肥研究院在鈣鈦礦X射線探測及成像研究方面取得進展

2024-04-23 13:05:33來源：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院關(guān)鍵詞：鈣鈦礦X射線探測閱讀量：1825

導(dǎo)讀：與傳統(tǒng)的α-Se、CsI和CdZnTe等探測器材料相比，金屬鹵化物鈣鈦礦因高靈敏度、低探測限以及優(yōu)異的空間分辨率，在醫(yī)療影像、無損檢測和安全檢查等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。

　　【儀器網(wǎng) 科技成果】近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所在鈣鈦礦X射線探測及成像研究方面取得進展。研究人員提出名為“異相鉸連策略”的新思路，將異相CsPb2Br5鈣鈦礦摻入CsPbBr3體相之中，構(gòu)建電子(空穴)快速通道，實現(xiàn)了體相載流子的高速率傳輸，與薄膜晶體管(TFT)板集成可實現(xiàn)X射線成像。

　　與傳統(tǒng)的α-Se、CsI和CdZnTe等探測器材料相比，金屬鹵化物鈣鈦礦因高靈敏度、低探測限以及優(yōu)異的空間分辨率，在醫(yī)療影像、無損檢測和安全檢查等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。特別是無機鈣鈦礦CsPbBr3，因出色的環(huán)境穩(wěn)定性和高溫可塑性在眾多鈣鈦礦材料中脫穎而出。然而，CsPbBr3通常以單晶形式被報道，制備難度大且成本高。多晶形式制備的CsPbBr3器件，會出現(xiàn)體相載流子遷移率低的情況，這限制了其被用于陣列成像。

　　“異相鉸連策略”在CsPbBr3的晶界中鉸接2D CsPb2Br5的第二相。2D CsPb2Br5的引入不會導(dǎo)致電流基線的降低，反而提高了CsPbBr3體內(nèi)的載流子遷移率。2D CsPb2Br5在CsPbBr3的晶界中建立電子(空穴)加速通道，在X射線照射下，通過施加25 V低電壓，實現(xiàn)了2.58×105 μC Gyair cm-2的高靈敏度，在0.5 V電壓下具有127.9 nGyair s-1的最小檢測極限，獲得了1.57 lp mm-1的高空間分辨率。進一步，研究人員在TFT背板上集成多晶CsPb2Br5/CsPbBr3，實現(xiàn)了多像素X射線面陣成像。該工作不僅證明了CsPbBr3材料在成像應(yīng)用中的可行性，而且為鈣鈦礦在X射線成像技術(shù)中的應(yīng)用開辟了新的材料體系和設(shè)計思路。

　　相關(guān)成果發(fā)表在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、合肥研究院院長基金等的支持。

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