近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院李云龍博士后研究團隊，對多晶金屬鹵化物鈣鈦礦X射線探測器中非線性電流響應的起源進行了深入研究。

該研究于7 月 14 日發(fā)表在《A 應用材料與界面》上。

金屬鹵化物鈣鈦礦具有高原子序數(shù)、高載流子遷移率和載流子壽命，在 X 射線檢測應用中前景廣闊。大量關(guān)于鈣鈦礦 X 射線探測器的研究表明，其靈敏度比 Kasap 模型高出多個數(shù)量級，檢測限接近環(huán)境背景輻射水平。

然而，鈣鈦礦X射線探測器的實際應用依賴于解決該探測器中電流信號的非線性響應機制。這種非線性問題會導致成像中出現(xiàn)“延遲”和“重影”等問題，從而對鈣鈦礦X射線探測器的空間和材料密度分辨率造成不利影響。

在本研究中，研究人員提出了一種通用的設(shè)計策略，旨在減輕非線性電流響應并提高鈣鈦礦X射線探測器的性能。理論分析和實驗結(jié)果都表明，結(jié)構(gòu)缺陷和界面結(jié)寬度的波動是產(chǎn)生非線性元件和轉(zhuǎn)移X射線誘導光電流的關(guān)鍵，顯著影響X射線光電流信號的線性度。

通過改進結(jié)構(gòu)缺陷和抑制界面結(jié)寬變化，研究人員開發(fā)出了一種具有高度線性電流響應的 × 像素多晶 MAPbI3 X 射線平板探測器原型，實現(xiàn)了高分辨率 X 射線成像和抑制重影對比度。在 0.1 V/μm 的工作偏壓場下，對于 100 kVp 硬 X 射線輻照，該探測器的靈敏度為 2.3×10^4 μC·Gyair^-1·cm^-2。這在最小工作電場下，展示了多晶鈣鈦礦探測器中類似 X 射線能量的最高靈敏度。

李博士說：“我們的工作為高性能、大面積、低成本的直接X射線探測器的商業(yè)化鋪平了道路。”