Fundamental Research | 牛广达教授：定向模板法制备钙钛矿X射线探测器实现低离子迁移和低像素间串扰

Fundamental Research 2022-12-31

Fundamental Research 2022年第2卷第1期封面

定向模板法制备钙钛矿X射线探测器实现低离子迁移和低像素间串扰

关键词：卤素钙钛矿，X射线探测，AAO模板，像素串扰，离子迁移

X射线成像技术在医疗诊断、无损探伤、辐射安全检测等众多领域均有重要应用。在医学成像方面，以半导体X射线探测器为核心技术的计算机断层扫描系统（Computed Tomography，简称CT），在身体组织病变的临床诊断中发挥着不可替代的作用。这其中对X射线辐射剂量有着严格的要求，因此，研发高灵敏度、低辐射剂量、响应速度快的新型X射线探测器，实现高端医疗影像设备具有重要的经济效益和社会意义。

近期，华中科技大学武汉光电国家研究中心唐江教授、牛广达教授团队在 Fundamental Research 期刊上发表研究论文，首次以多孔阳极氧化铝（AAO）为模板，采用熔融热压方法生长钙钛矿柱状晶厚膜用于X射线直接探测。受益于氧化铝中氧对于钙钛矿材料的钝化效果，离子迁移活化能增加到0.701 eV；与其他卤化铅钙钛矿单晶及薄膜相比，暗电流漂移降低一到两个数量级（1.01×10^-5 nA cm^-1 s^-1 V^-1）。此外，更为重要的是，AAO模板层作为绝缘壁，有效降低了像素间的电荷扩散串扰效应（图1）。本研究结果为减少离子迁移和像素串扰开辟了一条新的途径，从而使钙钛矿X射线探测器更接近实际应用。

图1. （a）K(L)荧光和电荷扩散对电荷共享效应的影响；（b,c）有无AAO模板电荷云定向迁移和扩散示意图；（d）记录电流受邻近像素的影响；（e）WNLO图案的光学(上)和X射线(下)图像由CsPbBr₂I/AAO探测器成像。

以上内容节选自期刊Fundamental Research 2022年第1期发表的文章“M. Zhu, X. Du, G. Niu, et al., Template directed perovskite X-ray detectors towards low ionic migrationand low interpixel cross talking, Fundamental Research 2(1)(2022) 108-113”。

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主要作者简介

牛广达 华中科技大学教授，博士生导师，国家重点研发计划青年项目首席科学家，湖北省杰出青年基金获得者。入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。研究方向包括金属卤化物X射线探测器及成像技术。

朱孟花 西北工业大学材料学院副教授。主要从事半导体材料性质与器件研究，包括钙钛矿材料和有机半导体等。

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