中国科学技术大学微电子学院胡芹特任研究员团队在钙钛矿软 X 射线探测器研究中取得新进展。
基于钙钛矿半导体的缺陷调控和 PIN 垂直器件结构,团队实现了钙钛矿软 X 射线探测器中最高的量子效率。相关成果发表在《Advanced Materials》期刊上,并被选为卷首插图。
X 射线在医疗、工业和安防等领域广泛应用。软 X 射线(0.1-10 keV)探测成像技术在天文观测、生物成像和微纳加工等领域至关重要。随着我国深空探测和同步辐射大科学装置的发展,对高可靠性、高性能软 X 射线探测器的需求不断提高。
当前市场的主流软 X 射线探测器为硅基 CCD 器件,但其灵敏度和耐辐照性受限,且工作时需低温冷却,成本较高。钙钛矿半导体具有高 X 射线吸收系数、长载流子寿命和低制备成本,在软 X 射线探测方面具有潜力。
针对软 X 射线特点,团队优化了钙钛矿 PIN 垂直光电二极管结构,最大化光吸收。纳米网络电极减少了上电极遮挡,同时不影响载流子提取和传输。多维钙钛矿异质结降低了缺陷,减少了载流子复合,提高了光电响应。
该器件在室温下达到已报道的钙钛矿软 X 射线探测器中最高的量子效率。性能参数接近硅基商业化器件,并在高通量软 X 射线辐照下保持稳定。
基于该结构,团队制备了柔性软 X 射线探测器,实现了曲面线性成像阵列。极限温度范围内的工作稳定性也得到了验证,表明钙钛矿半导体光电器件在柔性软 X 射线成像探测系统中具有应用潜力。
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