科学岛团队在X射线直接探测及成像研究方面取得新进展

近期，中科院合肥物质院固体所潘旭研究员团队与中国工程物理研究院郑霄家研究员等合作在钙钛矿材料的新应用—— X射线直接探测及成像领域中取得新进展，相关研究成果发表在 ACS Nano 上。
 
　　卤化物钙钛矿材料具有优异的光电性能，在X射线直接探测方面具有很大的应用潜力，与目前商用探测器材料相比，其灵敏度和检测下限提升了多个数量级，有望大幅降低射线成像中辐射剂量率。钙钛矿晶圆相较于薄膜、单晶器件具有高度可扩展性并易于制备，使其成为X射线检测和阵列成像应用中最有前景的候选者。然而，多晶晶圆的制备过程中不可避免的会产生大量的晶界和孔隙，从而导致严重的离子迁移并进一步引起器件不稳定和电流漂移，严重限制了探测器的成像分辨率和未来的商业化应用。
 
　　鉴于此，研究人员发现一维 (1D) δ相甲脒碘化铅 (δ-FAPbI3)具有高离子迁移能垒、低杨氏模量和优异的长期稳定性，是高性能 X射线探测的理想候选材料，并且通过冷等静压工艺制备的致密晶圆器件能够实现高灵敏度和低检测限的 X射线探测。此外，研究人员进一步制作了在薄膜晶体管 (TFT)背板上集成大尺寸 δ-FAPbI3晶圆的 X射线成像仪， 实现了二维多像素 X射线成像，证明了 δ-FAPbI3晶圆探测器超稳定成像应用的可行性。
 
　　该研究为钙钛矿应用于X射线成像提供了一种新的设计思路和材料选择体系，并有望实现未来商业化应用。
 
　　该研究第一作者为固体所博士研究生汪子涵，通讯作者为潘旭研究员、叶加久博士后。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省杰出青年基金等项目的支持。

图 . (a)14×14像素晶圆探测器； (b, c)明暗态图谱； (d) 3×3 cm δ-FAPbI3晶圆； (e) 64×64像素 TFT背板微结构； (f) X射线成像过程示意图； (g)平板 X射线成像探测器； (h) X射线成像。