安光所突破CsPbBr3半導(dǎo)體X射線(xiàn)探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)

2025-03-26 10:31:54來(lái)源：安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體X射線(xiàn)探測(cè)器閱讀量：7344

　　近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安光所在下一代X射線(xiàn)探測(cè)器材料研究領(lǐng)域取得突破,成功解決了CsPbBr3半導(dǎo)體材料在輻射探測(cè)應(yīng)用中的關(guān)鍵難題,為開(kāi)發(fā)更安全、更精準(zhǔn)的安全檢查等X射線(xiàn)成像裝備奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)成果相繼發(fā)表于國(guó)際期刊Applied Physics Letters和Advanced Functional Materials。

　　研究團(tuán)隊(duì)采用液氮制冷技術(shù),成功將CsPbBr3單晶X射線(xiàn)探測(cè)器的檢測(cè)限提升至0.054 nGyair s−1,這意味著該探測(cè)器能夠捕捉到極其微弱的X射線(xiàn)信號(hào)。這一突破性進(jìn)展得益于液氮低溫環(huán)境下CsPbBr3單晶中深能級(jí)缺陷的"凍結(jié)",使材料電阻率提升了兩個(gè)量級(jí),顯著降低了探測(cè)器的噪聲水平。相關(guān)研究成果發(fā)表于A(yíng)pplied Physics Letters。安光所博士生趙嘯為該論文第一作者,王時(shí)茂副研究員、孟鋼研究員和方曉東研究員為該論文通訊作者。

　　針對(duì)CsPbBr3材料易發(fā)生離子遷移的難題,研究團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)方曉生教授團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)出獨(dú)特的晶界缺陷鈍化技術(shù)。通過(guò)引入晶界修飾劑,成功將低溫?zé)釅褐苽涞腃sPbBr3多晶材料的離子遷移激活能提高至0.56 eV,使探測(cè)器在100 V mm−1強(qiáng)電場(chǎng)下的暗電流漂移降低了兩個(gè)量級(jí),展現(xiàn)出優(yōu)異的抗偏壓穩(wěn)定性?；谠摷夹g(shù)制備的CsPbBr3多晶X射線(xiàn)探測(cè)器檢測(cè)下限達(dá)到9.41 nGyair s−1,性能可媲美CsPbBr3單晶X射線(xiàn)探測(cè)器,同時(shí)具備高對(duì)比度X射線(xiàn)成像能力。相關(guān)研究成果發(fā)表于A(yíng)dvanced Functional Materials。趙嘯為該論文第一作者,王時(shí)茂副研究員、孟鋼研究員以及復(fù)旦大學(xué)方曉生教授為共同通訊作者。

　　這項(xiàng)技術(shù)的突破,意味著未來(lái)X光檢查所需的輻射劑量可能大幅降低,特別有利于兒童和孕婦等敏感人群的醫(yī)療檢查。該研究成果不僅為開(kāi)發(fā)新一代高性能X射線(xiàn)探測(cè)器提供了技術(shù)路線(xiàn),還將推動(dòng)射線(xiàn)成像設(shè)備向更安全、更精準(zhǔn)的方向發(fā)展。

　　相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及量子光學(xué)與光量子器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題等項(xiàng)目的資助。

CsPbBr3多晶塊材晶界修飾前后X射線(xiàn)成像結(jié)果對(duì)比

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