一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器及其制备方法与流程

本发明涉及x射线探测器，具体而言，涉及一种基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器及其制备方法。

背景技术：

1、在辐射检测中，不同的人体组织以及材料对于x射线的吸收程度不同。对于直接型探测器，x射线辐射到直接探测材料时会产生电子-空穴对，这些电子和空穴在外加偏压电场的作用下形成电流，然后电流在tft平板或者其他读出系统上积分形成储存电荷，通过设备读出电荷量，就可以知道每个点的x射线剂量。人们通过x射线强度的变化及分布情况可以诊断一些肉眼不可见的疾病，或者，检测工件内部各种宏观或微观缺陷的性质、大小及分布。现有的cdte/czt探测器通过拼接法应用于ct成像，但在大面积和快速成像上不具备优势，无法用于数字放射成像的平板探测成像。其他传统材料如α-se,hgi2,pbi2等具有漏电流大、缺陷多等各种问题。

2、基于金属卤化物钙钛矿的高分辨率闪烁成像屏幕或直接转换探测器是这类应用的候选前景，因为它们的重原子组成(例如pb2+、bi3+，i-)，具有x射线的高吸收截面；此外，这些材料在低温下可溶液处理，具有可调带隙、近统一的光致发光量子产率、低陷阱密度、高载流子迁移率和快速光响应等诸多优势。

3、目前，高性能钙钛矿x射线探测器多为单晶材料，尽管基于钙钛矿单晶的x射线探测器具有较好的x射线响应性能，但由于单晶的易碎特性，制备大型单晶及其晶圆加工具有挑战，无法做到大面积快速成像。因此，从实际应用的角度来看，制备高性能钙钛矿多晶(厚膜)有望为x射线大面积快速成像提供关键的材料基础。而基于钙钛矿多晶薄膜的纤维状x射线探测器也鲜有报道，具有很大的创新意义。

技术实现思路

1、为了克服上述的技术问题，本发明提供了一种基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器及其制备方法，采用mapbbr3钙钛矿多晶薄膜为吸光层，能够实现高灵敏度要求。

2、本发明提供一种基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，由内至外依次包括金属导电纤维、电子传输层、铅基钙钛矿多晶薄膜、空穴传输层以及金属电极；所述铅基钙钛矿多晶薄膜为mapbbr3多晶薄膜，厚度为50-100μm。

3、优选地，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝。

4、优选地，所述电子传输层的材质为二氧化钛。

5、优选地，所述空穴传输层的材质为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]。

6、优选地，所述金属电极为金电极。

7、本发明还提供一种如上所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、在所述导电金属纤维表面制备所述电子传输层；

9、s2、在所述的电子传输层上通过直接通电加热滴涂的方法得到所述mapbbr3多晶薄膜；

10、s3、在所述mapbbr3多晶薄膜上通过浸涂再退火的方式制备所述空穴传输层；

11、s4、在所述空穴传输层上通过用喷金仪溅射的方式制备所述金属电极。

12、优选地，所述步骤s2具体为：

13、按照摩尔比1:1称取mabr和pbbr2，溶于经滤头过滤的有机溶剂中，得到混合前驱体溶液原液；

14、将所述混合前驱体溶液原液于60℃温度下搅拌1-2h至充分溶解，得澄清透明的混合前驱体溶液；

15、使用直流电源给所述金属导电纤维通电加热，在所述电子传输层表面直接滴涂所述混合前驱体溶液；

16、为避免溶剂残留，将器件进行真空干燥约10-15min，然后在100℃下退火1h，得到所述mapbbr3多晶薄膜。

17、优选地，所述直流电源为keithley2400，通电电流大小为0.3a-0.36a。

18、优选地，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

19、优选地，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝，所述电子传输层的材质为二氧化钛时，所述步骤s1具体为：

20、将所述导电金属纤维放入马弗炉中，通过加热的方式制备所述电子传输层。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，采用金属导电纤维作为基底设计成同轴结构，可弯曲，可用于柔性器件中，适用性更强；采用mapbbr3钙钛矿多晶薄膜作为吸光层，材料原子序数高有利于对x射线的高效吸收，载流子迁移率高，光响应快，器件灵敏度高。将多个纤维状x射线探测器集成后也能够形成平面成像，可操作性强。

23、本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，工艺步骤简单，原料便宜，mapbbr3钙钛矿多晶薄膜可以通过溶剂挥发的原理大量制备，简单高效。

技术特征：

1.一种基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，其特征在于，由内至外依次包括金属导电纤维、电子传输层、铅基钙钛矿多晶薄膜、空穴传输层以及金属电极；所述铅基钙钛矿多晶薄膜为mapbbr3多晶薄膜，厚度为50-100μm。

2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，其特征在于，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝。

3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，其特征在于，所述电子传输层的材质为二氧化钛。

4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，其特征在于，所述空穴传输层的材质为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]。

5.根据权利要求1所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器，其特征在于，所述金属电极为金电极。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：

8.根据权利要求7所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述直流电源为keithley2400，通电电流大小为0.3a-0.36a。

9.根据权利要求7所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，其特征在于，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

10.根据权利要求6所述的基于钙钛矿的同轴纤维状x射线探测器的制备方法，其特征在于，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝，所述电子传输层的材质为二氧化钛时，所述步骤s1具体为：

技术总结
本发明涉及X射线探测器技术领域，尤其涉及一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器及其制备方法。本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，由内至外依次包括金属导电纤维、电子传输层、铅基钙钛矿多晶薄膜、空穴传输层以及金属电极；所述铅基钙钛矿多晶薄膜为MAPbBr<subgt;3</subgt;多晶薄膜，厚度为50‑100μm。本发明采用金属导电纤维作为基底设计成同轴结构，可弯曲，可用于柔性器件中，适用性更强；采用MAPbBr<subgt;3</subgt;钙钛矿多晶薄膜作为吸光层，材料原子序数高有利于对X射线的高效吸收，载流子迁移率高，光响应快，器件灵敏度高。将多个纤维状X射线探测器集成后也能够形成平面成像，可操作性强。

技术研发人员：胡生鹏,陈明,张杰,杨春雷,陈曦,王玉梦
受保护的技术使用者：深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11