[发明专利]钙钛矿厚膜X射线探测器及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202110031000.8 申请日: 2021-01-11
公开(公告)号: CN112768609B 公开(公告)日: 2022-11-01
发明(设计)人: 林乾乾;李威;许亚伦 申请(专利权)人: 武汉大学
主分类号: H01L51/42 分类号: H01L51/42;H01L51/48
代理公司: 武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 俞琳娟
地址: 430072 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 钙钛矿厚膜 射线 探测器 及其 制备 方法
【说明书】:

发明提供钙钛矿厚膜X射线探测器及其制备方法,钙钛矿厚膜X射线探测器的特征在于包括:透明导电膜基底、空穴传输层、钙钛矿厚膜、电子传输层、电极,其中,钙钛矿厚膜通过真空热共蒸发法制得,并且位于空穴传输层和电子传输层之间。制备方法的特征在于:将不同的钙钛矿原料分别放入不同的束源炉,并分别加到各自的沸点,同时对基底进行原位加热,然后进行真空热共蒸得到钙钛矿厚膜。本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器具有优异的电荷传输性能、极快的响应速度、较高的X射线灵敏度和较好的稳定性,并且制备工艺简单,厚度可调,易于在柔性基底上制备,在医学成像、航空安检等领域具有广泛潜在应用。

技术领域

本发明属于X射线器件领域,具体涉及真空沉积法制备的钙钛矿厚膜X射线探测器和该探测器的制备方法。

技术背景

X射线探测器在生活中有广泛的应用,比如医学成像、航空领域等。厚并且密度大的材料才能更好地吸收X射线。在X射线探测领域,基于多晶硅和CdTe等半导体材料的X射线探测器已有成熟的工艺和广泛的应用。但是基于这些无机材料的X射线探测器制备工艺复杂、成本高,而且不能应用在柔性基底上。因此,寻找可替代的X射线探测器材料迫在眉睫。

近年来,钙钛矿材料由于具有高的吸收系数、带隙可调、长的载流子寿命等出色的光电特性,使其在X射线探测领域有着重大进展。除此之外,钙钛矿还有大原子序数的元素,这能更好地吸收X射线。目前人们制备钙钛矿X射线探测器的方法主要是单晶溶液法,但溶液生长出的单晶易脆,稳定性差,仍然无法在柔性基底上使用。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于出一种厚度可调,可在柔性基底上制备,并且具有优良性能的钙钛矿厚膜X射线探测器及制备方法。本发明为了实现上述目的,采用了以下方案:

X射线探测器

本发明提供一种钙钛矿厚膜X射线探测器,其特征在于,包括:透明导电膜基底、空穴传输层、钙钛矿厚膜、电子传输层、电极,其中,钙钛矿厚膜通过真空热共蒸发法制得,并且位于空穴传输层和电子传输层之间。

优选地,本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器,还可以具有这样的特征:钙钛矿厚膜X射线探测器具有光敏二极管型器件结构,为P-I-N型或N-I-P型;P-I-N型钙钛矿厚膜X射线探测器由下至上依次包括:透明导电膜基底、空穴传输层、钙钛矿厚膜、电子传输层、电极;N-I-P型钙钛矿厚膜X射线探测器由下至上依次包括:透明导电膜基底、电子传输层、钙钛矿厚膜、空穴传输层、电极。

优选地,本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器,还可以具有这样的特征:在P-I-N型钙钛矿厚膜X射线探测器中,在电子传输层和电极之间还形成有界面修饰层;在N-I-P型钙钛矿厚膜X射线探测器中,电子传输层和钙钛矿厚膜之间还形成有界面修饰层。

优选地,本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器,还可以具有这样的特征:钙钛矿厚膜为具有ABX3化学组成的杂化钙钛矿材料,A选自甲胺、甲脒、铯、铷等一价阳离子,B选自铅、锡、锗等二价阳离子,X选自碘、溴、氯的一价负离子。

优选地,本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器,还可以具有这样的特征:钙钛矿厚膜的厚度为0.5~200μm,更佳为5~50μm。

优选地,本发明所提供的钙钛矿厚膜X射线探测器,还可以具有这样的特征:空穴传输层的膜厚为10~40nm;电子传输层的膜厚为50~200nm;界面修饰层的膜厚为1~8nm;电极的膜厚为50~200nm。

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