[发明专利]一种用于高能射线探测的铅基卤素钙钛矿膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高能射线探测的铅基卤素无机钙钛矿膜的制备方法，该方法是利用组分调控得到前驱体原料，将这些前驱体原料混合均匀后分散作为多个蒸发源，每个蒸发源中的前驱体原料各元素配比比例保持不变，从而利用同源多分共蒸方法实现气相转移沉积钙钛矿膜的制备。本发明通过在气相转移沉积方法的沉积过程中补入适量的组分原料，同时采用同源多分共蒸的方法，可以制得适用于高能射线探测等用途的无机钙钛矿厚膜，该方法操作简单，制备出的钙钛矿厚膜厚度大、晶粒大、均匀性好且表面覆盖好，可制得性能良好且稳定性优异的半导体探测器。

技术领域

本发明属于以半导体材料制备高能射线成像探测器的技术领域，更具体地，涉及一种用于高能射线探测的铅基卤素钙钛矿膜的制备方法，该方法具体是利用真空法，可制备卤素钙钛矿探测器活性层厚膜。

背景技术

射线成像技术是以高能放射性射线(如X射线和γ射线等)作为媒介，获得以图像形式展现的检测对象的结构或功能信息，为相应行业提供各种对所观察对象进行诊断、检测和监测的技术手段，广泛应用于医疗卫生、公共安全和高端制造业等行业。探测器是射线成像设备的重要组成部分。用于探测放射性射线的探测器一般有气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器等类型，其中半导体探测器能得到最好的能量分辨率。

半导体探测器是直接吸收放射性射线，通过光电效应、康普顿散射、电子对产生三种作用方式产生电子-空穴对，它们在外加电场中运动产生探测器的基本电信号。对于这样一种半导体辐射探测器，其吸光层根据不同的用处可以使用多种半导体材料，如硅(Si)，非晶硒(a-Se)等。钙钛矿作为一种具有强大潜力的半导体光电材料，十分适合作为X射线探测器的活性层，其在半导体探测器中的应用逐渐被重视。

一般来说高能射线探测器的成像应用中要求膜的面积大于10×10cm²，且考虑到膜对高能射线的吸收要求，膜的厚度需要达到微米甚至毫米量级。因此，高质量的膜是高能射线探测器的制备中尤为重要的一部分。

关于膜的制备方法，一般分为溶液法和真空法两种。常规利用溶液法制膜的工艺较为复杂，且在制备过程中会出现溶剂挥发的情况，容易形成孔洞，膜的质量普通。

真空法制膜工艺简单且制出膜的质量较高。但常规的真空法多集中于薄膜的制备中，在制备钙钛矿厚膜时常会出现组分偏析严重的问题，导致制得的钙钛矿厚膜品相不纯，另外晶体无法大面积生长。因此，在过去的研究中利用真空法制备钙钛矿厚膜并未取得较好的成功。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种用于高能射线探测的铅基卤素钙钛矿膜的制备方法，通过在气相转移沉积方法的沉积过程中补入适量的组分原料，同时采用同源多分共蒸的方法，可以制得适用于高能射线探测等用途的无机钙钛矿厚膜，该方法操作简单，制备出的钙钛矿厚膜厚度大、晶粒大、均匀性好且表面覆盖好，可制得性能良好且稳定性优异的半导体探测器。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于高能射线探测的铅基卤素无机钙钛矿膜的制备方法，该方法基于真空蒸发法，其特征在于，该方法是利用组分调控得到前驱体原料，将这些前驱体原料混合均匀后分散作为多个蒸发源，每个蒸发源中的前驱体原料各元素配比比例保持不变，从而利用同源多分共蒸方法实现厚度从1微米到300微米的气相转移沉积钙钛矿膜的制备；