近日，中国科学院深圳先进技术研究院李云龙博士后研究团队，对多晶金属卤化物钙钛矿X射线探测器中非线性电流响应的起源进行了深入研究。
该研究于7 月 14 日发表在《A 应用材料与界面》上。
金属卤化物钙钛矿具有高原子序数、高载流子迁移率和载流子寿命，在 X 射线检测应用中前景广阔。大量关于钙钛矿 X 射线探测器的研究表明，其灵敏度比 Kasap 模型高出多个数量级，检测限接近环境背景辐射水平。
然而，钙钛矿X射线探测器的实际应用依赖于解决该探测器中电流信号的非线性响应机制。这种非线性问题会导致成像中出现“延迟”和“重影”等问题，从而对钙钛矿X射线探测器的空间和材料密度分辨率造成不利影响。
在本研究中，研究人员提出了一种通用的设计策略，旨在减轻非线性电流响应并提高钙钛矿X射线探测器的性能。理论分析和实验结果都表明，结构缺陷和界面结宽度的波动是产生非线性元件和转移X射线诱导光电流的关键，显著影响X射线光电流信号的线性度。
通过改进结构缺陷和抑制界面结宽变化，研究人员开发出了一种具有高度线性电流响应的 × 像素多晶 MAPbI3 X 射线平板探测器原型，实现了高分辨率 X 射线成像和抑制重影对比度。在 0.1 V/μm 的工作偏压场下，对于 100 kVp 硬 X 射线辐照，该探测器的灵敏度为 2.3×10^4 μC·Gyair^-1·cm^-2。这在最小工作电场下，展示了多晶钙钛矿探测器中类似 X 射线能量的最高灵敏度。
李博士说：“我们的工作为高性能、大面积、低成本的直接X射线探测器的商业化铺平了道路。”
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