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東南大學(xué)成功制備新型X射線探測器半導(dǎo)體材料
2020年05月28日 08:59:58
來源：儀器網(wǎng) 點擊量：4254
X射線探測器是X射線儀器的核心部件之一。作為X 射線成像系統(tǒng)的組成部分，X射線探測器承擔(dān)著將X射線能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號的作用。X射線探測器的轉(zhuǎn)換效率對X射線儀器的性能和靈敏度有著關(guān)鍵性的影響。因此X射線探測器一直是X射線儀器研究者的突破方向之一。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】自1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，物理、化學(xué)、生物、材料科學(xué)等眾多科學(xué)領(lǐng)域迎來了一種新的研究物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)信息的手段。特征X射線、X射線衍射、X射線光譜、X射線光電子能譜等X射線領(lǐng)域的研究進展使X射線儀器成為現(xiàn)代科學(xué)研究不可或缺的設(shè)備。在X射線儀器的發(fā)展過程中，除了X射線物理特征的理論研究，儀器本身的發(fā)展也不容忽視。
X射線探測器是X射線儀器的核心部件之一。作為X 射線成像系統(tǒng)的組成部分，X射線探測器承擔(dān)著將X射線能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號的作用。X射線探測器的轉(zhuǎn)換效率對X射線儀器的性能和靈敏度有著關(guān)鍵性的影響。因此X射線探測器一直是X射線儀器研究者的突破方向之一。
基于有機無機雜化的鈣鈦礦單晶有著優(yōu)良的載流子傳輸性能、光電轉(zhuǎn)換效率以及對X射線的高吸收系數(shù)，非常適合作為X射線探測器中的半導(dǎo)體活性材料，也是近年來X射線探測器的研究熱點。然而由于器件結(jié)構(gòu)和制備工藝等因素的影響，將鈣鈦礦單晶應(yīng)用于X射線探測器后會出現(xiàn)暗態(tài)電流大和噪聲難以抑制等問題。
為了解決基于有機無機雜化的鈣鈦礦單晶作為X射線探測器半導(dǎo)體活性材料的不足，東南大學(xué)雷威教授帶領(lǐng)的研究團隊，制備了基于溶液法外延生長的具有濃度梯度特性的鈣鈦礦級聯(lián)晶體X射線光電二極管，利用外延工藝解決了溶液法器件界面間存在的問題。
在掃描電鏡和透射電鏡的幫助下，研究團隊利用晶格常數(shù)失配率低于0.5%的不同鹵素組成的鈣鈦礦單晶作為本征層、N型層與P型層，通過溶液法自下而上外延生長N型層、本征層、P型層，得到界面性能優(yōu)越的級聯(lián)式鈣鈦礦單晶，制備出低噪聲、低劑量和高分辨率的X射線探測器。
研究制備的X射線探測器對于100~140 keV的醫(yī)用高能X射線具有極高的靈敏度和極快的反應(yīng)速度，低劑量的胸部CT和腦部CT探測器具有重要的借鑒意義。在溶液法基礎(chǔ)上利用外延工藝改良鈣鈦礦單晶制備方法的思路也可以應(yīng)用于高能射線探測領(lǐng)域半導(dǎo)體器件的研發(fā)中。
資料來源：X-MOL
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