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合肥研究院在鈣鈦礦X射線探測(cè)及成像研究方面取得進(jìn)展
導(dǎo)讀:與傳統(tǒng)的α-Se、CsI和CdZnTe等探測(cè)器材料相比,金屬鹵化物鈣鈦礦因高靈敏度、低探測(cè)限以及優(yōu)異的空間分辨率,在醫(yī)療影像、無損檢測(cè)和安全檢查等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。
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(cè)及成像研究方面取得進(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)X射線成像。
與傳統(tǒng)的α-Se、CsI和CdZnTe等探測(cè)器材料相比,金屬鹵化物鈣鈦礦因高靈敏度、低探測(cè)限以及優(yōu)異的空間分辨率,在醫(yī)療影像、無損檢測(cè)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(jī)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(bào)道,制備難度大且成本高。多晶形式制備的CsPbBr3器件,會(huì)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(huì)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(shí)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(cè)極限,獲得了1.57 lp mm-1的高空間分辨率。進(jìn)一步,研究人員在TFT背板上集成多晶CsPb2Br5/CsPbBr3,實(shí)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(jì)思路。
相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)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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