【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种钙钛矿厚膜、其制备方法和包含钙钛矿厚膜的辐射检测器。本公开所提出的辐射检测器具有低暗电流密度且具有高的灵敏度。
技术介绍
1、x光检测器在诸如医学成像、安全监控、物质分析等领域中有许多重要应用，而理想的x光检测器应同时具有高灵敏度、低检测限、快回应速度和低暗电流密度等优点。
2、在过往的研究中已经发现钙钛矿材料具有x光吸收系数大和载流子迁移率-寿命乘积高(约10-2cm2v-1)等独特优势，被认为是有潜力作为新型x光检测器材料之一，不过，钙钛矿x光检测器如何兼顾高灵敏度、低检测限和低暗电流密度则尚未详细研究。而且，由于x光极强的穿透性，钙钛矿要实现对x光的充分吸收则需要有足够的厚度，然而传统以例如旋涂等方式来制备钙钛矿膜时厚度通常小于1μm，不足以实现对x光的有效吸收。此外，采用钙钛矿作为x射线传感膜具高灵敏优势；高灵敏度即代表低剂量即可获得数据，可减少人体暴露剂量。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提供一种辐射检测器，包括：一基板；一像素阵列，形成在基板上；一具有立方晶相的钙钛矿厚膜，形成在像素阵列上；一第一电极，形成在钙钛矿厚膜上且与该像素阵列相对；以及一读取电路，其中，钙钛矿厚膜为具有化学式abx3的钙钛矿，a选自由经取代或未经取代的铵离子、经取代或未经取代的脒离子、cs+、rb+、li+和na+所组成的组的一价阳离子；b选自由ca2+、sr2+、cd2+、cu2+、ni2+、mn2+、fe2+、co2+、pd2+、ge2+、sn2+、pb2+、y
2、本公开还提供一种制备钙钛矿厚膜的方法，包括：
3、提供一钙钛矿前体溶液；b)将钙钛矿前体溶液喷涂在一基板上，并且加热基板以形成一钙钛矿膜；c)重复步骤b)，以形成一钙钛矿厚膜；d)以与该钙钛矿前体溶液中溶剂组成相同一表面处理溶剂对钙钛矿厚膜进行表面处理；e)对钙钛矿厚膜进行退火处理；以及f)对该钛矿厚膜进行缓慢降温处理。
4、本公开所制成的钙钛矿膜为具有立方晶相的钙钛矿厚膜，其表面平整均匀且具有大晶粒尺寸，使得包含该钙钛矿厚膜的辐射检测器可展现出低的暗电流密度和高灵敏度。
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1.一种辐射检测器，包括：
2.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述具有立方晶相的钙钛矿厚膜的X光衍射分析图谱具有15.0°～15.6°的(100)信号、21.3°～21.9°的(110)信号、30.3°～31.2°的(200)信号、37.6°～38.2°的(211)信号和43.5°～44.1°的(220)信号。
3.根据权利要求2所述的辐射检测器，其中，所述(100)、(110)、(200)、(211)和(220)信号为单峰。
4.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器为X射线传感器、伽玛射线传感器、或者X射线和伽玛射线传感器。
5.根据权利要求4所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器的暗电流密度介于0.1～25nA/cm2(E＝0.1V/μm)之间。
6.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的厚度为200μm以上。
7.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的表层和次表层不含铅。
8.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的表层和
9.根据权利要求7或8所述的辐射检测器，其中所述表层为所述钙钛矿厚膜的表面往下纵深为0至10nm的层；所述次表层为由钙钛矿厚膜的表面往下纵深为大于10至50nm的层。
10.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述像素阵列包含电荷耦合元件、互补式金属氧化物半导体或薄膜晶体管。
11.一种制备钙钛矿厚膜的方法，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钙钛矿前体溶液包括钙钛矿前体盐、冠醚类化合物和溶剂。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述钙钛矿前体盐包括具有化学式AX的化合物和具有化学式BX'2的化合物，
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述钙钛矿前体溶液中含有0.01至0.02wt％的所述冠醚类化合物。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述溶剂为γ-丁内酯和二甲基亚砜，且两者的体积比为70:30至85:15。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钙钛矿厚膜包括CsPbBr3的钙钛矿和18-冠醚-6。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述表面处理溶剂为γ-丁内酯和二甲基亚砜，且两者的体积比为70:30至85:15。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤b)和步骤c)中加热所述基板是以阶段式加热的方式进行。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤c)在同一位置重复喷涂的时间差(ΔT)为100秒至小于350秒。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤c)在同一位置重复喷涂的时间差(ΔT)为150秒至300秒。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤e)的退火温度为150℃至190℃，退火时间为1至10小时。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤f)的缓慢降温速率为0.1℃/min至1℃/min。
23.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钙钛矿厚膜的厚度为200μm以上。
24.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钙钛矿厚膜的厚度为介于200至1000μm之间。
...【技术特征摘要】
1.一种辐射检测器，包括：
2.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述具有立方晶相的钙钛矿厚膜的x光衍射分析图谱具有15.0°～15.6°的(100)信号、21.3°～21.9°的(110)信号、30.3°～31.2°的(200)信号、37.6°～38.2°的(211)信号和43.5°～44.1°的(220)信号。
3.根据权利要求2所述的辐射检测器，其中，所述(100)、(110)、(200)、(211)和(220)信号为单峰。
4.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器为x射线传感器、伽玛射线传感器、或者x射线和伽玛射线传感器。
5.根据权利要求4所述的辐射检测器，其中，所述辐射检测器的暗电流密度介于0.1～25na/cm2(e＝0.1v/μm)之间。
6.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的厚度为200μm以上。
7.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的表层和次表层不含铅。
8.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述钙钛矿厚膜的表层和次表层的xps分析图谱在533.0ev位置具有c-o键信号。
9.根据权利要求7或8所述的辐射检测器，其中所述表层为所述钙钛矿厚膜的表面往下纵深为0至10nm的层；所述次表层为由钙钛矿厚膜的表面往下纵深为大于10至50nm的层。
10.根据权利要求1所述的辐射检测器，其中，所述像素阵列包含电荷耦合元件、互补式金属氧化物半导体或薄膜晶体管。
11.一种制备钙钛矿厚膜的方法，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述钙钛...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄国玮，陈壬安，童永梁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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