[发明专利]一种钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体，其特征在于，所述复合闪烁体的主体结构为钙钛矿晶体，在所述钙钛矿晶体中嵌入半导体量子点，所述半导体量子点与所述钙钛矿晶体界面处形成匹配的晶格结构，所述钙钛矿晶体的厚度不低于5mm；所述钙钛矿晶体为MAPbX₃，其中X为Br、Cl或者I；所述半导体量子点为PbS。

2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体，其特征在于，所述嵌于钙钛矿晶体中的半导体量子点之间的间距小于钙钛矿晶体中载流子的扩散长度μτE，其中μ为载流子迁移率，τ为载流子寿命，E为电场强度。

3.如权利要求1所述一种钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)量子点溶液法制备：以PbO粉末作为原料，采用化学溶液法制备PbS量子点粉体；

步骤2)量子点的配位体交换：将步骤1)制得的PbS量子点的有机配位体换成卤素阴离子配位体，制成量子点溶液；

步骤3)变温法外延生长钙钛矿晶体：将甲胺水溶液与氢溴酸水溶液，按摩尔比1：1.2，在0℃的水浴中混合，待反应结束后，静置10min；将反应后溶液倒入旋转蒸发台蒸干，收集析出的白色粉末，将白色粉末依次用乙醚和乙醇清洗之后，导入旋转蒸发台再次蒸干得到CH₃NH₃Br粉体；将CH₃NH₃Br粉体按照1mol/L的浓度溶解于DMF中，使用玻璃棒搅拌并超声，使其完全溶解；称取1：1摩尔比的PbBr₂，缓慢倒入DMF溶液中，通过搅拌和超声，待其完全溶解，获得清澈透明溶液；向溶液中加入步骤2)制得的量子点溶液，搅拌混合；将混合溶液进行水浴加热，在加热过程中逐渐析出晶体，直至晶体尺寸达到设计要求，制得所述钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体。

4.根据权利要求3所述的一种钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体的制备方法，其特征在于，步骤3)所述水浴加热的过程如下：水浴的初始温度不高于20℃，进行第一阶段加热，升温速率为0.5℃/min，当溶液到达60℃时，保持温度恒定，直至溶液中开始出现单颗晶核，继续等待其生长30min；提高加热功率进行第二阶段加热，升温速率为0.2℃/min，当溶液到达65℃时，保持温度恒定30min；再次提高加热功率进行第三阶段加热，升温速率为0.2℃/min，当溶液到达70℃时，保持温度恒定30min；再次提高加热功率进行第四阶段加热，升温速率为0.1℃/min，当溶液到达80℃时，保持温度恒定，直至晶体尺寸达到设计要求，制得所述钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体。

5.钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体在X射线探测器上的应用，其特征在于，在所述钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体后端设置硅光电二极管，并利用屏蔽罩将钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体和硅光电二极管进行避光处理，制成钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体X射线探测器；钙钛矿晶体/量子点复合闪烁体将高能X射线光子转换为可见光荧光，硅光电二极管则将该可见光荧光转换为电信号。