[发明专利]ABX3

说明书

本发明公开了一种ABX₃型钙钛矿材料的X‑Ray光电成像器件，主要解决现有成像器件的工艺制作成本高，制作周期长，不宜直接成像的问题。其自下而上包括，底部金属电极(1)、空穴传输层(2)、钙钛矿转换层(3)、电子传输层(4)和顶部金属电极(5)，其中，底部金属电极和顶部金属电极均采用厚度相同、间隔为0.5mm‑1.5mm的条形结构，以在两者之间形成5×5的像素点；空穴传输层采用有机空穴传输层材料；钙钛矿转换层采用有机无机杂化材料；电子传输层采用PCBM电子传输层材料。本发明提高了对X‑Ray的光探测率，降低了制作成本和周期，便于在金属电极上直接成像，可用于射线测量和探测、医疗和安防探测成像。

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，更进一步涉及一种ABX₃型钙钛矿材料的X-Ray光电成像器件，可用于射线测量和探测、医疗X探测成像、安防X探测成像。

背景技术

光电成像器件作为在光电信息技术领域重要的传感器件，具有将光信号转变为电信号的功能，具有体积小、能耗低、可集成度高等优点,在安防，医学，科学研究领域以及日常生活中都有着广泛的应用，例如成像传感、环境监测、国防军工等。传统的光电成像器件的原理主要是利用外光电导或内光电导效应，探测器中的电子直接吸收光子的能量，产生光生载流子，改变光生载流子的动能和运动状态，从而产生电信号，在光电二极管阵列上产生不同大小的电流密度，从而达到成像效果。钙钛矿作为近年来备受追捧的光电转换材料，除去可以用于制备超高效的光电池外，这种奇妙的晶体还有另外一个最有发展潜力的用途，那就是用于X射线成像，与目前已商用的X射线成像仪相比，基于钙钛矿化合物的器件的灵敏度高，且能耗低，在某些特定的应用中，还可以对材料进行调整，使其在被辐射时发出彩色光。

三星电子和韩国高校组成的研究团队展示了首个多晶钙钛矿薄膜和多晶硅TFT阵列组成的高像素成像系统，并且获得了比多晶硒成像系统更高的灵敏度和更低的成像剂量。但是由于其采用了薄膜晶体管TFT阵列和复杂的衬底接触工艺，使器件制作工艺成本增加，制作周期延长，不方便直接成像。

浙江大学杨旸教授课题组在其发表的论文“Perovskite semiconductors fordirect X-ray detection and imaging(J.Semicond.2020,41(5):051204)”中通过单像素扫描或低集成度的阵列制备了成像器件，实现了X射线的直接成像，验证了钙钛矿材料作为直接转换层进行成像的可行性。然而阵列的引入仍然受到实验条件的制约，增加了器件制备的难度，影响器件成膜质量，使得直接成像效果并不明显。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺点，提供一种基于热压工艺的有机ABX₃型钙钛矿多晶片X-Ray光电成像器件，以降低现有的成像器件的工艺制作成本，减少制作周期，方便直接成像。

实现本发明的具体思路是，利用钙钛矿材料作为光电成像探测器的直接光吸收层具有直接带隙能带、吸收系数大、载流子寿命长、扩散长度长的优点，采用热压法工艺快速制备厚度在1mm左右的钙钛矿多晶片，以提高对X-Ray的光探测率，并能有效降低暗电流；通过在转换层上下分别旋涂电子传输层和空穴传输层，以快速提高电荷移动速率，提高光响应度；通过在传输层上交叉垂直蒸镀金属电极，形成5×5的像素点，便于在金属电极上直接成像。

根据上述思路，本发明的有机ABX₃型钙钛矿多晶片X-Ray光电成像器件，自下而上包括，底部金属电极、空穴传输层、钙钛矿转换层、电子传输层，顶部金属电极，其特征在于：

所述底部金属电极和所述顶部金属电极，均采用间隔为0.5mm-1.5mm的条形结构，且厚度相同；

所述空穴传输层采用2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴材料或聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]材料中的一种；