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新結構鈣鈦礦單晶制備成功 X射線成像更靈敏
2020年06月12日 08:51:51
來源：儀器網 點擊量：4164
光伏電池研究中利用的材料是鈣鈦礦微晶薄膜，而X射線探測器用到的則是大尺寸鈣鈦礦單晶。與微晶薄膜相比，鈣鈦礦單晶具有低缺陷態、高遷移率和更穩定的特點，而且制備成本也較低，因此在高能X射線的探測領域越來越受重視。
【化工儀器網 行業動態】鈣鈦礦材料是目前備受關注的半導體材料，在光伏電池的研究中有著重要的地位。鈣鈦礦材料在太陽能電池中的應用基礎是其晶體結構帶來的良好的吸光性和電催化性等理化性質。這些特性不僅讓鈣鈦礦太陽能電池成為光伏電池研究的熱點，也讓鈣鈦礦材料成為X射線等高能輻射探測技術的突破方向之一。
光伏電池研究中利用的材料是鈣鈦礦微晶薄膜，而X射線探測器用到的則是大尺寸鈣鈦礦單晶。與微晶薄膜相比，鈣鈦礦單晶具有低缺陷態、高遷移率和更穩定的特點，而且制備成本也較低，因此在高能X射線的探測領域越來越受重視。
已經應用于X射線探測器的鈣鈦礦單晶材料存在著暗態電流大、器件信噪比低、基線漂移嚴重等問題。目前，已經有許多關于鈣鈦礦單晶X射線探測器的研究成果嘗試解決這些問題。例如，優化降溫結晶方法制備二維鈣鈦礦(BDA)PbI4單晶、利用成核控制的低溫溶液法培養大尺寸Cs3Bi2I9鈣鈦礦單晶等。
近日，中國科學院大連化學物理研究所劉生忠團隊與陜西師范大學博士劉渝城、徐卓、楊周等合作，在鈣鈦礦單晶X射線探測器領域有了新的成果，成功設計、集成了大尺寸零微結構非鉛(類)鈣鈦礦單晶高性能X射線成像器件。該團隊采用低溫溶液生長策略，順利制備出大尺寸零維結構鉍基鈣鈦礦(CH3NH3)3Bi2I9(MA3Bi2I9)單晶。
試驗表明，MA3Bi2I9單晶不僅質量高、尺寸大，還解決了鈣鈦礦單晶制備取代高毒性鉛元素而不犧牲光電性能的難題。在此基礎上設計制備集成的X射線探測器具有很好的工作穩定性和高信噪比，可以實現高靈敏穩定的X射線成像，有助于推動鈣鈦礦材料在X射線探測方面的應用。
作為一種無損檢測方式，X射線成像在醫療診斷、工業無損檢測、安檢等領域有著廣泛的應用。然而X射線成像的核心——X射線探測器普遍存在制備溫度高、工藝復雜、成本高等問題，制約了X射線成像的進一步推廣，鈣鈦礦單晶就是解決這個問題較好的方案。鈣鈦礦單晶的研究進展不僅提高了X射線探測器的靈敏度，還可以降低成本，為X射線探測器的發展做出重要的貢獻。
資料來源：中科院
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