【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】自1895年德國物理學家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線，物理、化學、生物、材料科學等眾多科學領(lǐng)域迎來了一種新的研究物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)信息的手段。特征X射線、X射線衍射、X射線光譜、X射線光電子能譜等X射線領(lǐng)域的研究進展使X射線儀成為現(xiàn)代科學研究不可或缺的設(shè)備。在X射線儀器的發(fā)展過程中，除了X射線物理特征的理論研究，儀器本身的發(fā)展也不容忽視。
X射線探測器是X射線儀器的核心部件之一。作為X 射線成像系統(tǒng)的組成部分，X射線探測器承擔著將X射線能量轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號的作用。X射線探測器的轉(zhuǎn)換效率對X射線儀器的性能和靈敏度有著關(guān)鍵性的影響。因此X射線探測器一直是X射線儀器研究者的突破方向之一。
基于有機無機雜化的鈣鈦礦單晶有著優(yōu)良的載流子傳輸性能、光電轉(zhuǎn)換效率以及對X射線的高吸收系數(shù)，非常適合作為X射線探測器中的半導體活性材料，也是近年來X射線探測器的研究熱點。然而由于器件結(jié)構(gòu)和制備工藝等因素的影響，將鈣鈦礦單晶應用于X射線探測器后會出現(xiàn)暗態(tài)電流大和噪聲難以抑制等問題。
為了解決基于有機無機雜化的鈣鈦礦單晶作為X射線探測器半導體活性材料的不足，東南大學雷威教授帶領(lǐng)的研究團隊，制備了基于溶液法外延生長的具有濃度梯度特性的鈣鈦礦級聯(lián)晶體X射線光電二極管，利用外延工藝解決了溶液法器件界面間存在的問題。
在掃描電鏡和透射電鏡的幫助下，研究團隊利用晶格常數(shù)失配率低于0.5%的不同鹵素組成的鈣鈦礦單晶作為本征層、N型層與P型層，通過溶液法自下而上外延生長N型層、本征層、P型層，得到界面性能優(yōu)越的級聯(lián)式鈣鈦礦單晶，制備出低噪聲、低劑量和高分辨率的X射線探測器。
研究制備的X射線探測器對于100~140 keV的醫(yī)用高能X射線具有極高的靈敏度和極快的反應速度，低劑量的胸部CT和腦部CT探測器具有重要的借鑒意義。在溶液法基礎(chǔ)上利用外延工藝改良鈣鈦礦單晶制備方法的思路也可以應用于高能射線探測領(lǐng)域半導體器件的研發(fā)中。
資料來源：X-MOL
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