一种X射线探测器及其功能单元和制备方法

本申请涉及半导体光电探测器，尤其涉及一种x射线探测器及其功能单元和制备方法。

背景技术：

1、当前x射线成像技术可分为间接成像和直接成像两种。间接探测成像是利用闪烁体受x射线辐照后发射随机发射可见光，再利用光电探测器进行检测成像。直接探测成像则是利用半导体材料吸收高能射线后，产生电子-空穴对，在外加电场的作用下，定向移动，被外电路收集实现信号探测。直接探测成像不存在不同像素间的光散射问题，在分辨率上理论优势明显。

2、目前，直接成像探测器使用的材料分为三种，一种是单晶材料，一种是多晶材料，还有一种是非晶材料。当前，使用单晶材料制备直接成像探测器时通常先使用溶液法或者熔融法制备钙钛矿晶体，然后通过键合工艺把晶体固定在电路基底上。键合工艺需要价格高昂的键合机和acf胶。acf胶内部的导电金属颗粒可能分布不均匀，存在产生坏点和不同像素和晶体的界面导电性不均一的风险。

技术实现思路

1、本申请提供了一种x射线探测器及其功能单元和制备方法，以提供一种在电路基底上附着钙钛矿晶体的新的路径，来避免使用键合工艺。

2、第一方面，本申请提供了一种功能单元的制备方法，所述方法包括：

3、对电路基底的表面进行改性，以使钙钛矿在所述电路基底表面的成核势垒小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，得到改性电路基底；

4、在所述改性电路基底表面生长钙钛矿晶体，得到功能单元。

5、作为一种可选的实施方式，所述对电路基底的表面进行改性，以使钙钛矿在所述电路基底表面的成核势垒小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，得到改性电路基底，具体包括：

6、在所述电路基底表面形成改性层，以使钙钛矿在所述电路基底表面的成核势垒小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，得到改性电路基底。

7、作为一种可选的实施方式，所述形成改性层的方式包括：在所述电路基底表面涂覆改性材料，后进行退火；和/或

8、所述形成改性层的方式包括：把所述电路基底浸泡于改性材料；和/或

9、所述改性材料具有疏水性；和/或

10、所述改性材料具有和钙钛矿配位的能力。

11、作为一种可选的实施方式，所述改性材料包括ptaa和aptes中的至少一种。

12、作为一种可选的实施方式，所述退火的温度为90-110℃；和/或

13、所述退火的时间为5-15min。

14、作为一种可选的实施方式，所述在所述改性电路基底表面生长钙钛矿晶体，得到功能单元，具体包括：

15、把所述改性电路基底浸泡于钙钛矿长晶溶液，以在所述改性电路基底表面生长钙钛矿晶体，得到功能单元。

16、作为一种可选的实施方式，所述钙钛矿长晶溶液的成分包括钙钛矿中的至少一种；所述钙钛矿的化学式为：abx3，其中，a为cs+、ma+或fa+，b为pb2+或sn2+，x为cl-、br-或i-。

17、作为一种可选的实施方式，所述生长钙钛矿晶体中钙钛矿长晶溶液的温度为45-55℃；和/或

18、所述生长钙钛矿晶体中钙钛矿长晶溶液的升温速率为0.5-1.5℃/h。

19、第二方面，本申请提供了一种功能单元，所述功能单元采用第一方面所述的功能单元的制备方法制得。

20、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所述的功能单元。

21、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：

22、本申请实施例提供的该方法，提供了一种在电路基底上附着钙钛矿晶体的新的路径，通过降低钙钛矿在电路基底表面的成核势垒并使之小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，实现了钙钛矿在电路基底上的异质成核和生长，进而通过直接在电路基体上直接原位生长钙钛矿晶体，避免了采用键合工艺来实现钙钛矿晶体的附着，进而避免了使用昂贵的键合机和acf胶，克服了acf胶内部的导电金属颗粒可能分布不均匀，存在产生坏点和不同像素和晶体的界面导电性不均一的问题。

技术特征：

1.一种功能单元的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述对电路基底的表面进行改性，以使钙钛矿在所述电路基底表面的成核势垒小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，得到改性电路基底，具体包括：

3.根据权利要求2所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述形成改性层的方式包括：在所述电路基底表面涂覆改性材料，后进行退火；和/或

4.根据权利要求3所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述改性材料包括ptaa和aptes中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为90-110℃；和/或

6.根据权利要求1所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述在所述改性电路基底表面生长钙钛矿晶体，得到功能单元，具体包括：

7.根据权利要求1所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿长晶溶液的成分包括钙钛矿中的至少一种；所述钙钛矿的化学式为：abx3，其中，a为cs+、ma+或fa+，b为pb2+或sn2+，x为cl-、br-或i-。

8.根据权利要求1所述的功能单元的制备方法，其特征在于，所述生长钙钛矿晶体中钙钛矿长晶溶液的温度为45-55℃；和/或

9.一种功能单元，其特征在于，所述功能单元采用权利要求1至8中任一项所述的功能单元的制备方法制得。

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所述的功能单元。

技术总结
本申请涉及一种X射线探测器及其功能单元和制备方法，属于半导体光电探测器技术领域；对电路基底的表面进行改性，以使钙钛矿在电路基底表面的成核势垒小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，得到改性电路基底；在电路基底改性电路基底表面生长钙钛矿晶体，得到功能单元；通过降低钙钛矿在电路基底表面的成核势垒并使之小于钙钛矿在溶液中的三维成核势垒，实现钙钛矿在电路基底上的异质成核和生长，进而通过直接在电路基体上直接原位生长钙钛矿晶体，避免了采用键合工艺来实现钙钛矿晶体的附着，进而避免了使用昂贵的键合机和ACF胶，克服了ACF胶内部的导电金属颗粒可能分布不均匀，存在产生坏点和不同像素和晶体的界面导电性不均一的问题。

技术研发人员：唐江,牛广达,宋子豪
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：2024/1/11