近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院李云龍博士后研究團(tuán)隊，對多晶金屬鹵化物鈣鈦礦X射線探測器中非線性電流響應(yīng)的起源進(jìn)行了深入研究。

該研究于7 月 14 日發(fā)表在《A 應(yīng)用材料與界面》上。

金屬鹵化物鈣鈦礦具有高原子序數(shù)、高載流子遷移率和載流子壽命，在 X 射線檢測應(yīng)用中前景廣闊。大量關(guān)于鈣鈦礦 X 射線探測器的研究表明，其靈敏度比 Kasap 模型高出多個數(shù)量級，檢測限接近環(huán)境背景輻射水平。

然而，鈣鈦礦X射線探測器的實(shí)際應(yīng)用依賴于解決該探測器中電流信號的非線性響應(yīng)機(jī)制。這種非線性問題會導(dǎo)致成像中出現(xiàn)“延遲”和“重影”等問題，從而對鈣鈦礦X射線探測器的空間和材料密度分辨率造成不利影響。

在本研究中，研究人員提出了一種通用的設(shè)計策略，旨在減輕非線性電流響應(yīng)并提高鈣鈦礦X射線探測器的性能。理論分析和實(shí)驗結(jié)果都表明，結(jié)構(gòu)缺陷和界面結(jié)寬度的波動是產(chǎn)生非線性元件和轉(zhuǎn)移X射線誘導(dǎo)光電流的關(guān)鍵，顯著影響X射線光電流信號的線性度。

通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)缺陷和抑制界面結(jié)寬變化，研究人員開發(fā)出了一種具有高度線性電流響應(yīng)的 × 像素多晶 MAPbI3 X 射線平板探測器原型，實(shí)現(xiàn)了高分辨率 X 射線成像和抑制重影對比度。在 0.1 V/μm 的工作偏壓場下，對于 100 kVp 硬 X 射線輻照，該探測器的靈敏度為 2.3×10^4 μC·Gyair^-1·cm^-2。這在最小工作電場下，展示了多晶鈣鈦礦探測器中類似 X 射線能量的最高靈敏度。

李博士說：“我們的工作為高性能、大面積、低成本的直接X射線探測器的商業(yè)化鋪平了道路。”