[发明专利]X光活性材料及其制备方法和应用

说明书

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种X光活性材料及其制备方法，以及一种钙钛矿X光活性层的制备方法，一种X光探测器。其中，X光活性材料为卤化物钙钛矿材料，其化学通式为：AYZ₃；其中，A包括碱金属离子或者有机铵离子，Y包括碳族金属元素，Z包括至少一种卤素。本申请X光活性材料，通过碱金属离子或者有机铵离子与卤素、铅等碳族金属元素等的协同作用，显著提高了活性材料的X光吸收及转化效率，同时提高了其载流子迁移效率以及材料的稳定性，使其有更好的应用前景。

技术领域

本申请属于光电技术领域，尤其涉及一种X光活性材料及其制备方法，以及一种钙钛矿X光活性层的制备方法，一种X光探测器。

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。

卤化物钙钛矿材料由于具有优秀的X光吸收性质、高的载流子迁移率以及长的载流子寿命，因此被视为最有可能替代a-Se:As的下一代材料。当前技术制备钙钛矿X光活性层多为基于溶液中成核生长的钙钛矿单晶，这种方法可以比较方便的获得高质量和一定厚度的钙钛矿材料，但是这种工艺方法对后期功能层制备带来限制，且成本高、速率慢、面积小，因此不适合大规模工业生产。同时，在目前的技术中，钙钛矿单晶多数是基于双金属电极，与基于导电氧化铟锡(ITO)的TFT等阵列基底结合效果差，严重制约钙钛矿基直接转化X光探测器影像应用前景。

发明内容

本申请的目的在于提供一种X光活性材料及其制备方法，以及一种X光探测器，旨在一定程度上解决现有可直接将X光转化成电信号的X光活性材料种类少，对高能量X光探测效率低的问题。

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X光活性材料，所述X光活性材料为卤化物钙钛矿材料，其化学通式为：AYZ₃；其中，A包括碱金属离子或者有机铵离子，Y包括碳族金属元素，Z包括至少一种卤素。

进一步地，所述A包括Cs⁺或者Cs⁺和Rb⁺。

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Y包括：铅、锡中的至少一种。

进一步地，所述卤素包括：氯、溴、碘中的至少一种。

进一步地，所述X光活性材料的化学通式为：APbZ¹_xZ²_3-x；其中，Z¹和Z²分别选自不同的卤素，0.5≤x≤1.5。