[发明专利]一种铊掺杂Cs3

说明书

本发明提供一种铊掺杂Cs₃Cu₂I₅闪烁体微晶粉末及其制备方法和应用，包括以下步骤：将碘化亚铜、碘化铯、碘化铊、二甲基甲酰胺和次磷酸混合，搅拌溶解，待反应完全至澄清透明液体时，得前驱体溶液；将反溶剂倒入前驱体溶液中，搅拌至晶体完全析出，离心弃上清液，得铊掺杂Cs₃Cu₂I₅闪烁体微晶沉淀；向沉淀中加入正丁醇，混合均匀，接着离心，弃上清液保留沉淀，得到铊掺杂Cs₃Cu₂I₅闪烁体微晶；将微晶进行真空干燥，研磨过筛，最终得到铊掺杂Cs₃Cu₂I₅闪烁体微晶粉末。该制备方法操作简单，产率高，易于工业化大规模生产，实现了相对于未掺杂Cs₃Cu₂I₅本征材料光产额的大幅提升。

技术领域

本发明涉及无机半导体闪烁体材料的技术领域，尤其涉及一种铊掺杂Cs₃Cu₂I₅闪烁体微晶粉末及其制备方法和应用。

背景技术

金属卤化物具有较高的辐射发光效率，是一种应用最为广泛的闪烁体材料。但是，目前商用的金属卤化物闪烁体如CsI:Tl和NaI:Tl虽然具有较高的光产额，但是普遍具有很长的余辉，无法通过便捷加工方法实现合成工艺上的简化。并且现有的金属卤化物闪烁体的吸湿性强。目前主流的制备方法为坩埚生长法，使用蒸镀方法成膜；此外由于其晶体较大所存在的缺陷问题，难以实现柔性探测与高分辨成像(IeeeSensors Journal,2009,9(9),1154-1156,Astroparticle Phys,2019,108(6),50-56)；同时，由于其无法实现光谱的可调谐，以至于其无法完全匹配平板探测器的最佳探测波段(J Phy D,2015,118(21),213106；Ieee T Nucl Sci,1998)。

稀土掺杂的卤化物如LaX₃:Ce(J Phy D,2006.99(12),123520；Appl.Phys.Lett.,2001,79(10),1573-1575)，具有高光产额、衰减时间短、能量分辨率高等优势。但是，由于稀土元素资源稀缺且生产成本高，故仍需要寻找无稀土离子的闪烁体材料。

金属卤化物钙钛矿因具有量子产率高、发光波长可调谐、制备简单、成本低等优势，被认为是一类有应用前景的闪烁体材料(Nature,2018,561(7721),88-93；ACS Nano,2019,13(2),2520-2525)。然而，严重的自吸收效应导致的低光产额，大大限制了其实际应用。铜基卤化物Cs₃Cu₂I₅闪烁体(Adv.Sci.,2020,7(11),2000195)较上述材料稳定性较好，但光产额偏低，因此亟需引入掺杂离子以提高其辐射发光强度来提高其光产额(NuclearInst.and Methods in Physics Research,2021,991,164963,Adv.Optical.Mater.2021,9(13),2100460)，目前铊掺杂已被证明是提高此种材料光产额的不二选择。

此外，利用坩埚生长与升华蒸镀的方法来制备大面积闪烁体薄膜成本高，对设备、工艺要求苛刻(Adv.Funct.Mater.2021,9(31),2007921)。固相烧结与室温研磨法虽然能够大产率合成闪烁体块体粉末，但封装工艺繁琐，颗粒粒径较大，成膜质量不佳，致使成像分辨率低(Adv.Optical.Mater.2022,10(12),2102232)。目前，新兴的原位闪烁体薄膜制备技术虽成膜性能优良，但普遍固含量低，辐射发光效率差，因而不利于低剂量检测(Adv.Funct.Mater.2022,32(2),2107424)。