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新結(jié)構(gòu)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(lái)源：儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4150
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(cè)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(tài)、高遷移率和更穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且制備成本也較低，因此在高能X射線的探測(cè)領(lǐng)域越來(lái)越受重視。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】鈣鈦礦材料是目前備受關(guān)注的半導(dǎo)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(yáng)能電池中的應(yīng)用基礎(chǔ)是其晶體結(jié)構(gòu)帶來(lái)的良好的吸光性和電催化性等理化性質(zhì)。這些特性不僅讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成為光伏電池研究的熱點(diǎn)，也讓鈣鈦礦材料成為X射線等高能輻射探測(cè)技術(shù)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(cè)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(tài)、高遷移率和更穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且制備成本也較低，因此在高能X射線的探測(cè)領(lǐng)域越來(lái)越受重視。
已經(jīng)應(yīng)用于X射線探測(cè)器的鈣鈦礦單晶材料存在著暗態(tài)電流大、器件信噪比低、基線漂移嚴(yán)重等問(wèn)題。目前，已經(jīng)有許多關(guān)于鈣鈦礦單晶X射線探測(cè)器的研究成果嘗試解決這些問(wèn)題。例如，優(yōu)化降溫結(jié)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(yǎng)大尺寸Cs3Bi2I9鈣鈦礦單晶等。
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所劉生忠團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)博士劉渝城、徐卓、楊周等合作，在鈣鈦礦單晶X射線探測(cè)器領(lǐng)域有了新的成果，成功設(shè)計(jì)、集成了大尺寸零微結(jié)構(gòu)非鉛(類(lèi))鈣鈦礦單晶高性能X射線成像器件。該團(tuán)隊(duì)采用低溫溶液生長(zhǎng)策略，順利制備出大尺寸零維結(jié)構(gòu)鉍基鈣鈦礦(CH3NH3)3Bi2I9(MA3Bi2I9)單晶。
試驗(yàn)表明，MA3Bi2I9單晶不僅質(zhì)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(chǔ)上設(shè)計(jì)制備集成的X射線探測(cè)器具有很好的工作穩(wěn)定性和高信噪比，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏穩(wěn)定的X射線成像，有助于推動(dòng)鈣鈦礦材料在X射線探測(cè)方面的應(yīng)用。
作為一種無(wú)損檢測(cè)方式，X射線成像在醫(yī)療診斷、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、安檢等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而X射線成像的核心——X射線探測(cè)器普遍存在制備溫度高、工藝復(fù)雜、成本高等問(wèn)題，制約了X射線成像的進(jìn)一步推廣，鈣鈦礦單晶就是解決這個(gè)問(wèn)題較好的方案。鈣鈦礦單晶的研究進(jìn)展不僅提高了X射線探測(cè)器的靈敏度，還可以降低成本，為X射線探測(cè)器的發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。
資料來(lái)源：中科院
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