卤素钙钛矿X射线探测器

X射线是波长短(0.01-10 nm)、穿透性强的电磁波,在医学影像、无损探伤、材料研究等领域具有广泛应用。现有X射线成像技术存在灵敏度低、成像伪影残留、使用剂量高等痛点问题,无法满足减少辐射损害、实时监测病变部位等需求。半导体直接型X射线探测器在低剂量、高空间分辨率上具有显著优势,但对半导体转换层要求苛刻,大部分材料无法满足要求。

本课题组致力于开发基于金属卤素钙钛矿的高性能X射线探测器及面阵成像研究。以铯铅溴(CsPbBr3)为代表的金属卤素钙钛矿,作为新一代半导体材料,是用于X射线直接探测的绝佳材料,主要优点包括:i)原子序数高,赋予其较大的X射线吸收截面;ii)缺陷容忍特性保证其缺陷浓度低,且载流子寿命和迁移率积值较高,有利于提高电荷收集效率;iii)离子化合物的特征利于低温、大面积制备器件,且辐照稳定性优异; iv) 原料便宜,可通过溶液法等制备大面积的单晶或者多晶厚膜,可直接与读出电路集成。因此,基于卤素钙钛矿的X射线探测和成像技术具有技术颠覆性和突出的应用前景,是本团队的重点研究方向。

本课题组建立了“材料-器件-电路-芯片”的前沿研发和工程化应用的能力,包括新型钙钛矿及钙钛矿衍生物材料开发、大面积单晶/多晶探测器、可用于直接型X射线探测的CMOS/TFT电路设计、像素化/键合/封装等芯片化工艺,以实现基于金属卤素钙钛矿的下一代低剂量、高空间分辨率X射线探测器。


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