[发明专利]一种基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器及其制备方法

说明书

本公开提出了一种制备基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器的方法，包括：将碳浆在第一衬底上刮涂成膜，经过退火处理，得到碳电极层；将碳浆在第二衬底上刮涂成膜，在有机溶剂中浸泡10分钟以上，将碳膜从第二衬底上剥离，在空气中静置，直至有机溶剂完全挥发，得到多孔碳膜；将有机铵盐或铯盐与金属卤化物溶解于极性有机溶剂中，得到钙钛矿溶液，将钙钛矿溶液浇注在多孔碳膜上，在压力条件下，使得钙钛矿溶液向多孔碳膜渗透，经过退火处理后得到由多孔碳‑钙钛矿复合材料组成的辐射吸收层；将辐射吸收层与碳电极层压合；在辐射吸收层上依次制备制备钙钛矿层、空穴注入层和顶电极层，得到基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器。

技术领域

本公开属于辐射探测领域，具体涉及一种基于肖特基结构的钙钛矿辐射探测器及其制备方法。

背景技术

辐射探测器(radiationdetector)是一种对核辐射和粒子的微观现象进行观察和研究的传感器件，辐射探测器的工作原理基于粒子与物质的相互作用。X射线探测器(X-raydetector)作为辐射探测器中的一种，可以将X射线转换为最终能转变为图像的“数字化信号”，因而被广泛应用于医疗诊断、放射治疗、深空探测、地质勘探、工业无损探伤、环境辐射监测等领域。

近年来，钙钛矿辐射探测器的发展十分迅速，基于溶液法生长的钙钛矿单晶的半导体辐射探测器性能已经远超诸如非晶硒、碘化汞等传统的半导体辐射探测器。目前，钙钛矿辐射探测器采用传统的层状结构，在层状结构中光生载流子需要迁移器件厚度的长度以获得较高的探测灵敏度，通常需要对器件施加几十到几百伏的工作电压，而较大的工作电压会加剧离子移动、降低器件的稳定性、限制了钙钛矿半导体辐射探测器在便携式辐射探测设备中的应用。

此外，钙钛矿半导体辐射探测器的发展还存在其他亟待解决的问题，比如：溶液生长法制备得到的钙钛矿单晶材料使得辐射吸收层的尺寸受限，制备大面积、高质量的钙钛矿X射线吸收层仍比较困难，影响辐射探测器的灵敏度、低剂量探测能力、空间分辨率；钙钛矿材料与水、氧气接触容易分解，导致器件稳定性较差等。

因此，探索一种能够同时满足大面积制备、高稳定性、高探测性能、低工作电压需求的新型辐射钙钛矿型辐射探测器具有深远意义和实用价值。

发明内容

有鉴于此，为了突破传统钙钛矿型辐射探测器因结晶性能而限制辐射探测器尺寸的技术问题，同时研发在低工作电压下具有高稳定性和高探测性能的辐射探测器，本公开提出了一种基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器及其制备方法。

在本公开的一个方面，提出了一种基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器的制备方法，包括：

将碳浆在第一衬底上刮涂成膜，经过退火处理，得到碳电极层；

将碳浆在第二衬底上刮涂成膜，在有机溶剂中浸泡10分钟以上，将碳膜从第二衬底上剥离，在空气中静置，直至有机溶剂完全挥发，得到多孔碳膜；

将有机铵盐或铯盐与金属卤化物溶解于极性有机溶剂中，得到钙钛矿溶液，将钙钛矿溶液浇注在多孔碳膜上，在压力条件下，使得钙钛矿溶液向多孔碳膜渗透，经过退火处理后得到由多孔碳-钙钛矿复合材料组成的辐射吸收层；

将辐射吸收层放置在碳电极层上，在压力条件下，使辐射吸收层与碳电极层结合；

将钙钛矿溶液涂布在辐射吸收层上，经过退火处理后，得到致密钙钛矿层；

将有机空穴注入材料涂布在致密钙钛矿层上，得到空穴注入层；

将导电金属通过热蒸镀处理在空穴注入层上成膜，形成顶电极层，得到基于肖特基结的钙钛矿辐射探测器。

根据本公开实施例，将碳浆在第一衬底上刮涂成膜，经过退火处理的条件包括：退火温度范围包括100～120℃，退火时长范围包括10～30min。