近期,中科院合肥物質(zhì)院固體所潘旭研究員團(tuán)隊(duì)與中國工程物理研究院鄭霄家研究員等合作在鈣鈦礦材料的新應(yīng)用—— X射線直接探測及成像領(lǐng)域中取得新進(jìn)展,相關(guān)研究成果發(fā)表在 ACS Nano 上。
鹵化物鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性能,在X射線直接探測方面具有很大的應(yīng)用潛力,與目前商用探測器材料相比,其靈敏度和檢測下限提升了多個(gè)數(shù)量級,有望大幅降低射線成像中輻射劑量率。鈣鈦礦晶圓相較于薄膜、單晶器件具有高度可擴(kuò)展性并易于制備,使其成為X射線檢測和陣列成像應(yīng)用中最有前景的候選者。然而,多晶晶圓的制備過程中不可避免的會產(chǎn)生大量的晶界和孔隙,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的離子遷移并進(jìn)一步引起器件不穩(wěn)定和電流漂移,嚴(yán)重限制了探測器的成像分辨率和未來的商業(yè)化應(yīng)用。
鑒于此,研究人員發(fā)現(xiàn)一維 (1D) δ相甲脒碘化鉛 (δ-FAPbI3)具有高離子遷移能壘、低楊氏模量和優(yōu)異的長期穩(wěn)定性,是高性能 X射線探測的理想候選材料,并且通過冷等靜壓工藝制備的致密晶圓器件能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度和低檢測限的 X射線探測。此外,研究人員進(jìn)一步制作了在薄膜晶體管 (TFT)背板上集成大尺寸 δ-FAPbI3晶圓的 X射線成像儀, 實(shí)現(xiàn)了二維多像素 X射線成像,證明了 δ-FAPbI3晶圓探測器超穩(wěn)定成像應(yīng)用的可行性。該研究為鈣鈦礦應(yīng)用于X射線成像提供了一種新的設(shè)計(jì)思路和材料選擇體系,并有望實(shí)現(xiàn)未來商業(yè)化應(yīng)用。
該研究第一作者為固體所博士研究生汪子涵,通訊作者為潘旭研究員、葉加久博士后。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省杰出青年基金等項(xiàng)目的支持。
新聞鏈接:https://www.hf.cas.cn/xwzx/jqyw/202307/t20230711_6808417.html