一维Bi基钙钛矿晶片的制备方法、晶片及X射线探测器

本申请涉及钙钛矿材料，尤其涉及一种一维bi基钙钛矿晶片的制备方法、晶片及x射线探测器。

背景技术：

1、x射线探测已经被广泛应用于医学成像、工业检测、安全检查等领域，与人们的生活息息相关。为了减少高剂量x射线所带来的辐射损伤，目前对x射线探测器提出了更高的灵敏度和更低的检测限的要求。通常，x射线探测器有直接和间接两种不同的探测模式。间接探测依靠闪烁体进行二次光电转化，不可避免的受到效率低、可见光色散等难以克服的问题，导致探测灵敏度低、辐射剂量高、空间分辨率差。相比之下，基于半导体材料的直接x射线探测器可通过一次光电转换，直接将x射线转换成电信号，因此可具有更高的探测效率和更低的检测限。开发新型高效光敏半导体材料是直接x射线成像探测器走向应用的关键。

2、钙钛矿由于x射线阻止能大、载流子迁移率高、载流子寿命长等优点，在直接x射线探测领域具有巨大的应用潜力。在众多的钙钛矿中，铅(pb)基卤化物钙钛矿(通式为apbx3，其中a为一价的阳离子，x为卤素离子)由于具有连续可调的带隙、长的载流子扩散长度、高的荧光量子产率、低廉的成本和可溶液加工等优点，其在高灵敏度的超高时空分辨辐射探测器领域展现出巨大的商业化前景。然而，铅基卤化物钙钛矿光电器件的商业化前景也面临着pb元素的生物及环境兼容性问题。水溶性的铅基卤化物钙钛矿可降解成二价pb化合物和单质pb。重金属pb无论是对环境还是对人体都可造成不可逆的伤害，尤其是在人易接触的照明和显示领域，铅的使用应该是被严格限制的。虽然通过各种封装技术或减少铅的使用量可在一定程度上降低铅泄漏的风险，但彻底摒弃pb在金属卤化物钙钛矿中的使用才是最佳的科学解决之道。同时，为了充分吸收高能x射线，钙钛矿活性层的厚度应该达到数百微米。目前钙钛矿在x射线的应用主要以单晶、薄膜的应用为主，但钙钛矿单晶生长耗时长，难以大面积制备。而受限于前驱体的溶解度有限，通过溶液法也很难制备出满足要求的钙钛矿厚膜。因此，在满足无铅钙钛矿作为原料的基础上提升厚膜质量，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种一维bi基钙钛矿晶片的制备方法、晶片及x射线探测器，以解决现有技术在满足无铅钙钛矿作为原料的基础上难以提升厚膜质量的技术问题。

2、第一方面，本申请提供了一种一维bi基钙钛矿晶片的制备方法，所述方法包括：

3、将bi2o3溶解于氢溴酸中，得到bibr3溶液；

4、将n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与氢溴酸混合，得到第一混合液；

5、将所述第一混合液加入至所述bibr3溶液中，得到含有不溶物的第二混合液；

6、将含有不溶物的所述第二混合液进行纯化及分离，得到(c10h26n2)bibr5晶体；

7、将所述(c10h26n2)bibr5晶体研磨，得到粉体；

8、将所述粉体压制成片，得到(c10h26n2)bibr5钙钛矿晶片。

9、可选的，所述压制使用冷等静压法，所述压制的压力为60mpa～200mpa。

10、可选的，所述压制的压力为100mpa～150mpa。

11、可选的，所述纯化包括：将所述含有不溶物的第二混合液进行一次或多次重结晶操作，用以提高析出晶体的纯度。

12、可选的，所述bi2o3与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:(0.5～2)。

13、可选的，所述bi2o3与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:1。

14、可选的，所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:(0.5～2)。

15、可选的，所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:1。

16、第二方面，本申请提供了一种由第一方面中任意一项实施例所述的方法制备得到的一维bi基钙钛矿晶片，所述一维bi基钙钛矿晶片的厚度>150μm。

17、第三方面，本申请提供了一种x射线探测器，所述x射线探测器包括第二方面中实施例所述的一维bi基钙钛矿晶片。

18、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

19、本申请提供了一种一维bi基钙钛矿晶片的制备方法，通过采用低毒性和良好的湿度稳定性的铋基杂化钙钛矿作为厚膜制备的原料，避免了铅基卤化物钙钛矿造成的生物及环境污染问题。通过纯化含有不溶物的混合液，进而纯化反应的原料，提高析出晶体的纯度，提高钙钛矿晶片的纯度；通过冷等静压法压制成片，可以构建尺寸、厚度可调的钙钛矿x射线探测光敏层。从而解决了在满足无铅钙钛矿作为原料的基础上难以提升厚膜质量的技术问题，由此得到的bi基钙钛矿晶片，具有良好的x射线探测性能。

技术特征：

1.一种一维bi基钙钛矿晶片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制使用冷等静压法，所述压制的压力为60mpa～200mpa。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压制的压力为100mpa～150mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯化包括：将所述含有不溶物的第二混合液进行一次或多次重结晶操作，用以提高析出晶体的纯度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述bi2o3与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:(0.5～2)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述bi2o3与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:(0.5～2)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述n,n,n,n-四甲基-1,6-己二胺与所述氢溴酸中的hbr的摩尔比为1:1。

9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的一维bi基钙钛矿晶片，其特征在于，所述一维bi基钙钛矿晶片的厚度>150μm。

10.一种x射线探测器，其特征在于，所述x射线探测器包括权利要求9中所述的一维bi基钙钛矿晶片。

技术总结
本发明提供了一维Bi基钙钛矿晶片的制备方法、晶片及X射线探测器，属于钙钛矿材料领域。将Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;溶解于氢溴酸中，得到BiBr<subgt;3</subgt;溶液；将N,N,N,N‑四甲基‑1,6‑己二胺与氢溴酸混合，得到第一混合液；将所述第一混合液加入至所述BiBr<subgt;3</subgt;溶液中，得到含有不溶物的第二混合液；将含有不溶物的所述第二混合液进行纯化以及分离，得到(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)BiBr<subgt;5</subgt;晶体；将所述(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)BiBr<subgt;5</subgt;晶体研磨，得到粉体；将所述粉体压制成片，得到(C<subgt;10</subgt;H<subgt;26</subgt;N<subgt;2</subgt;)BiBr<subgt;5</subgt;钙钛矿晶片。从而解决了在满足无铅钙钛矿作为原料的基础上难以提升厚膜质量的技术问题，由此得到的Bi基钙钛矿晶片，具有良好的X射线探测性能。

技术研发人员：牛广达,郑光亚,巫皓迪,董智武,唐江,宋子豪,何松,金童,逄锦聪,谭清文,徐凌,郑志平
受保护的技术使用者：华中科技大学鄂州工业技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17