[发明专利]基于CH3NH2PbBr3钙钛矿单晶的高性能X射线传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器，其特征在于：包括用于光电转换的CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶衬底(1)，所述钙钛矿单晶衬底(1)上方均匀平行设置有若干行电极(2)，所述钙钛矿单晶衬底(1)下方均匀平行设置有若干列电极(3)，与所述行电极(2)相互垂直；

所述钙钛矿单晶衬底(1)上下方分别为平行的前后盖板(5、6)，所述前后盖板(5、6)的截面大于所述钙钛矿单晶衬底(1)的截面；所述前后盖板(5、6)除去所述钙钛矿单晶衬底(1)以外的外缘部分，均匀平行设置有若干引线电极(4)，分别在行列方向上与所述行列电极(2、3)对应连接。

2.根据权利要求1所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器，其特征在于：所述钙钛矿单晶衬底(1)采用变温结晶法制备：

a)甲胺水溶液与氢溴酸水溶液，按照按摩尔比1：1.2，在0℃的水浴中混合，待反应结束后，静置10分钟；

b)将反应后溶液倒入旋转蒸发台蒸干，收集析出的白色粉末；将白色粉末用乙醚清洗之后，吸出过量乙醚并且加入过量乙醇；将乙醇悬浊液导入旋转蒸发台再次蒸干，获得CH₃NH₃Br粉体；

c)将前面反应得到的CH₃NH₃Br粉体，按照1mol/L的浓度溶解于二甲基甲酰胺中，搅拌并超声，使其完全溶解；

d)称取1：1摩尔比的PbBr₂，缓慢倒入步骤c)所制溶液中，通过搅拌和超声，待其完全溶解，获得清澈透明溶液。

e)将步骤d)获得的溶液进行水浴加热，水浴的初始温度不高于20℃；

f)进行第一阶段加热，升温速率为0.5℃/分钟，直至溶液到达60℃；

g)当温度达到60℃时，保持温度恒定，直至溶液中开始出现单颗晶核；出现单颗晶核后继续等待其缓慢生长30分钟；

h)提高加热功率进行第二阶段加热，升温速率为0.2℃/分钟，直至溶液到达65℃；

i)到达65℃后保持温度恒定30分钟后，再次提高加热功率进行第三阶段加热，升温速率为0.2℃/分钟，直至到达70℃，此时单晶进入快速生长阶段；

j)到达70℃后保持温度恒定30分钟，再次提高加热功率进行第四阶段加热，升温速率为0.1℃/分钟，直至溶液到达80℃；在该温度下反应足够时间，直至晶体尺寸达到设计要求。

3.根据权利要求1所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器，其特征在于：所述行电极(2)采用X射线弱吸收的导电材料，包括氧化铟锡。

4.根据权利要求1所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器，其特征在于：所述列电极(3)采用具导电性的金属材料，包括金。

5.根据权利要求1所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器，其特征在于：所述前后盖板(5、6)以塑料或陶瓷为材料。

6.根据权利要求1至5任一所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤

1)在钙钛矿单晶衬底(1)上制备行列电极(2、3)；

2)在前后盖板(5、6)上制备与所述行列电极(2、3)相对应的引出电极(4)；

3)带引线电极(4)的前后盖板(5、6)与钙钛矿单晶衬底(1)进行封装，构成该X射线传感器。

7.根据权利要求6所述的基于CH₃NH₂PbBr₃钙钛矿单晶的高性能X射线传感器的制备方法，其特征在于：在所述钙钛矿单晶衬底(1)顶面通过掩模溅射方法制备行电极(2)，该行电极(2)具有条状图案。