万博体育平台网址:《自然·光子学》刊发唐江教授团队基于非铅钙钛矿单晶X射线探测器研究进展

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  • 时间:2018-10-09 09:53
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  新闻网讯 十月2日,光电畛域权威杂志《天然·光子学》(Nature Photonics, IF=37.852)在线揭晓了光电国度实行室唐江教学团队题为《存在低检测限的铯银铋溴单晶X射线探测器》(Cs2AgBiBr6 single crystal X-ray detectors with a low detection limit)的论文。万博体育平台网址为论文第一单元,唐江教学及其团队牛广达副研讨员和性命学院谢庆国教学为论文配合通信作者,武汉光电实行室博士生潘伟程、巫皓迪、罗家俊和性命学院邓贞宙博士为论文配合第一作者。   X射线探测器广泛运用于安检、医学成像和工业资料检验等畛域。目前传统方法是哄骗闪耀晶体将X光子转化为可见光,再鼓励光电倍增管产生电旌旗灯号,其成像分辨率遭到光学串扰限度。而间接探测是哄骗半导体资料将X光子间接转换为电子旌旗灯号的检测方法,领有更高的空间分辨率和更低的零碎本钱 撑持。比来研讨表明,无机无机杂化铅卤钙钛矿在X射线间接探测方面存在优良性质,如X射线排汇系数大、载流子散布间隔长、低温溶液制备本钱 撑持低档,遭到人们遍及存眷。   但铅基钙钛矿的毒性不容忽视,基于铅基钙钛矿的X射线成像零碎铅含量到达3336 g/m2,远远超过欧盟对电子产品中铅含量的限度(十00 ppm),限度了其未来产业化生长。别的,存在低检测限的X射线探测器不只可以 呐喊淘汰医学成像和安检进程中运用的X射线剂量,从而下降辐射招致的患癌概率,同时也能提升成像零碎空间分辨率。目前铅基钙钛矿遭到离子迁徙和名义缺点的影响,探测器暗电流过大,最低检测限为0.036 μGyair s-1,仍待进一步下降。         唐江团队创新性地提出基于铯银铋溴(Cs2AgBiBr6)双钙钛矿单晶的X射线间接探测,将铅基钙钛矿CsPbBr3中的铅互换为银和铋,从而防止铅的运用。更首要的是,铯银铋溴单晶探测器存在对X射线的高活络度和低检测限,次要体现在该资料存在高于铅基钙钛矿的平均原子序数,从而包管X射线的高效排汇;同时其间接带隙的跃迁特性包管该资料长的少子寿命(660 ns)和载流子散布间隔,从而提高探测器的电荷搜集效率;别的,该资料缺点浓度低且离子迁徙不显著,包管了在事情条件下的高电阻率和低噪音特性,从而无效下降探测器的检测限。经由进程单晶体缺点的下降和名义缺点的抑制,最终制备的探测器活络度到达十5 µC Gy air -1 cm–2,最低检测限为59.7 nGyair s-1,高温文辐照不变性好,综合机能到达甚至局部超过铅基钙钛矿探测器水平。论文还提出了表征钙钛矿离子迁徙的新方法,并经由进程实际盘算和实行实测证实了铯银铋溴存在比无机无机铅基杂化钙钛矿更小的离子迁徙。该事情不只为非铅钙钛矿资料的光电机能懂得及其指向性运用供应了新思路,其所生长的不变活络无毒的X射线探测器也存在优良的技术竞争力,有希望实现产业化运用。       图1. (a) Cs2AgBiBr6的XRD和什物照片;(b) Cs2AgBiBr6 X射线探测器的在不同映照剂量和事情电压条件下的信噪比;(c) 探测器的事情不变性      该事情与性命学院谢庆国教学、苏州万博体育平台网址尹万健教学、北京工业万博体育平台网址隋曼龄和柯小行教学配合实现,他们分别供应了X射线测试零碎和测试帮忙、实际盘算和资料表征方面的支撑;得到了科技部重点研发计划(2016YFB0700702)、国度天然科学基金(91433十5)等赞助,在此一并表示感谢。   唐江于2012年加入万博体育平台网址光电国度实行室。2013年获国度天然科学基金优秀青年基金支撑,2017年已经由进程国度天然科学基金杰出青年基金公示。其课题组次要处置硒化锑薄膜太阳能电池和钙钛矿光电器件研讨。该事情是继团队以华中科技万博体育平台网址为第一单元在2015年6月《天然·光子学》(Nature Photonics),2016年4月《天然·通信》(Nature Communications),2017年4月《天然·能源》(Nature Energy)上揭晓高水平论文以来,在光电转换资料与器件畛域的又一首要希望。牛广达副研讨员是课题组2016年末从清华万博体育平台网址引进的青年教师,进入课题组以来已经以配合通信作者身份揭晓Angew. Chem. Int. Ed.等高水平文章多篇。