[发明专利]n-i结构钙钛矿基X光探测器及其制备方法

说明书

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种n‑i结构钙钛矿基X光探测器及其制备方法。其中，n‑i结构钙钛矿基X光探测器包括叠层贴合设置的n型钙钛矿功能层和i型钙钛矿活性层；所述n型钙钛矿功能层中包含APbBr₃钙钛矿材料，所述i型钙钛矿活性层中包含A’PbI₃钙钛矿材料，其中，A和A’分别独立的选自碱金属离子或者有机铵离子。本申请提供的n‑i结构钙钛矿基X光探测器，器件结构简单，同时实现了高灵敏度、低检测限及较低的暗电流。

技术领域

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种n-i结构钙钛矿基X光探测器及其制备方法。

背景技术

X光探测器(X-ray detector)是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。近年来，随着X光探测器的大规模推广和使用，X光探测器在小型安检设备、工业零件检测、大型集装箱检测、医疗等领域的运用越来越多。目前，X光探测器应用较多的是采用闪烁体的间接转化X光探测器，通常由闪烁体，探测器芯片，以及基板组合而成；工作原理是X光子入射进入闪烁体，转换为可见光输出，进入探测器芯片，再由探测器芯片进行光电转换，形成电信号，并通过芯片与基板上的导线传输至后续的信号处理芯片，从而形成最终的图像。

与之相比，直接转化X光探测器可直接将X光吸收转化为电荷载流子，具有所需辐射剂量小、空间分辨率高、对比度范围大以及器件结构简单等优势，在高端医疗影像应用方面有更广阔的应用前景。直接转化X光平板影像探测器的核心是X光活性层，它是一种直接将X光吸收转化成电荷载流子的材料。目前，性能优越的直接转化X光活性材料可选择种类少，砷掺杂的无定型硒材料(a-Se:As)作为X光活性层是主流方法。但是，基于该材料的器件一方面制备条件苛刻，另一方面对高能量X光探测效率极低。因此，寻找可替代材料对发展下一代X光影像探测器意义重大。

目前，基于无定型硒(a-Se)的直接转化X光探测器采用了p-i-n结构，即一个非常厚的类本征的a-Se以三明治结构夹在一个p型和一个n型薄层a-Se之间。本征的a-Se既可传递电子又可传递空穴，而p型a-Se可以很好地传递空穴并抑制电子传递，n型a-Se则刚好相反，可以很好地传递电子并抑制空穴传递。但是，a-Se基的直接转化X光探测器，成本高昂，应用领域较窄。与a-Se基器件相比，基于钙钛矿材料的直接转化X光探测器，虽然成本低廉、制备容易、且灵敏度高，但是现有钙钛矿基直接转化X光探测器暗电流非常大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种n-i结构钙钛矿基X光探测器及其制备方法，旨在一定程度上解决钙钛矿基X光探测器高暗电流的技术问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种n-i结构钙钛矿基X光探测器，所述n-i结构钙钛矿基X光探测器包括叠层贴合设置的n型钙钛矿功能层和i型钙钛矿活性层；所述n型钙钛矿功能层中包含APbBr₃钙钛矿材料，所述i型钙钛矿活性层中包含A’PbI₃钙钛矿材料，其中，A和A’分别独立的选自碱金属离子或者有机铵离子。

进一步地，所述有机铵离子包括：CH₃NH₃⁺、CH₂(NH₃)₂⁺中的至少一种。

进一步地，所述碱金属离子包括：Cs⁺、Rb⁺中的至少一种。

进一步地，所述A和所述A’分别独立的选自：CH₃NH₃⁺、CH₂(NH₃)₂⁺、Cs⁺或者Cs⁺和Rb⁺。

进一步地，所述n型钙钛矿功能层的厚度为15～25μm。