科學(xué)島團隊在X射線(xiàn)直接探測及成像研究方面取得新進(jìn)展
近期，中科院合肥物質(zhì)院固體所潘旭研究員團隊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用—— X射線(xiàn)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(xiàn)直接探測方面具有很大的應用潛力，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)數量級，有望大幅降低射線(xiàn)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展性并易于制備，使其成為X射線(xiàn)檢測和陣列成像應用中最有前景的候選者。然而，多晶晶圓的制備過(guò)程中不可避免的會(huì )產(chǎn)生大量的晶界和孔隙，從而導致嚴重的離子遷移并進(jìn)一步引起器件不穩定和電流漂移，嚴重限制了探測器的成像分辨率和未來(lái)的商業(yè)化應用。
鑒于此，研究人員發(fā)現一維 (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(cháng)期穩定性，是高性能 X射線(xiàn)探測的理想候選材料，并且通過(guò)冷等靜壓工藝制備的致密晶圓器件能夠實(shí)現高靈敏度和低檢測限的 X射線(xiàn)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(xiàn)成像儀， 實(shí)現了二維多像素 X射線(xiàn)成像，證明了 δ-FAPbI3晶圓探測器超穩定成像應用的可行性。
該研究為鈣鈦礦應用于X射線(xiàn)成像提供了一種新的設計思路和材料選擇體系，并有望實(shí)現未來(lái)商業(yè)化應用。
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)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省杰出青年基金等項目的支持。
圖 . (a)14×14像素晶圓探測器； (b, c)明暗態(tài)圖譜； (d) 3×3 cm δ-FAPbI3晶圓； (e) 64×64像素 TFT背板微結構； (f) X射線(xiàn)成像過(guò)程示意圖； (g)平板 X射線(xiàn)成像探測器； (h) X射線(xiàn)成像。
