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合肥研究院在钙钛矿X射线探测及成像研究方面取得进展

近日,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所在钙钛矿X射线探测及成像研究方面取得进展。研究人员提出名为“异相铰连策略”的新思路,将异相CsPb2Br5钙钛矿掺入CsPbBr3体相之中,构建电子(空穴)快速通道,实现了体相载流子的高速率传输,与薄膜晶体管(TFT)板集成可实现X射线成像。

与传统的α-Se、CsI和CdZnTe等探测器材料相比,金属卤化物钙钛矿因高灵敏度、低探测限以及优异的空间分辨率,在医疗影像、无损检测和安全检查等领域展示出广阔的应用前景。特别是无机钙钛矿CsPbBr3,因出色的环境稳定性和高温可塑性在众多钙钛矿材料中脱颖而出然而,CsPbBr3通常以单晶形式被报道,制备难度大且成本高。多晶形式制备的CsPbBr3器件,会出现体相载流子迁移率低的情况,这限制了其被用于阵列成像。

“异相铰连策略”在CsPbBr3的晶界中铰接2D CsPb2Br5的第二相。2D CsPb2Br5的引入不会导致电流基线的降低,反而提高了CsPbBr3体内的载流子迁移率。2D CsPb2Br5在CsPbBr3的晶界中建立电子(空穴)加速通道,在X射线照射下,通过施加25 V低电压,实现了2.58×105 μC Gyair cm-2的高灵敏度,在0.5 V电压下具有127.9 nGyair s-1的最小检测极限,获得了1.57 lp mm-1的高空间分辨率进一步,研究人员在TFT背板上集成多晶CsPb2Br5/CsPbBr3,实现了多像素X射线面阵成像。该工作不仅证明了CsPbBr3材料在成像应用中的可行性,而且为钙钛矿在X射线成像技术中的应用开辟了新的材料体系和设计思路

相关成果发表在《先进功能材料》(Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、合肥研究院院长基金等的支持。

论文链接

 

研究团队单位:合肥物质科学研究院

分类标签:钙钛矿  X射线  

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