【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及x射线探测，具体为一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器。
技术介绍
1、x射线探测器在医学诊断、工业生产、安全检测以及科学研究等领域具有广泛的应用。半导体x射线探测器将x射线光子直接转换为电信号，与传统的闪烁体探测器相比，具有转换效率高、响应速度快、响应线性好以及设备紧凑便携等优点。高性能的γ射线探测用半导体材料通常需具有大的原子序数(z)、合适的带隙(eg)、高的电阻率(ρ)以及大的载流子迁移率寿命积(μτ)等特性，以保证射线的充分吸收，同时实现室温工作环境下高效的光生载流子收集和低的噪音。
2、传统的x射线半导体探测器面临诸多问题：si的原子序数太小，只能用于低能x射线的探测；ge晶体0.7ev的小带隙，使其必须在液氮温度下工作，以抑制暗电流；hgi2和pbbr2晶体易产生极化效应，严重影响探测器的性能和工作稳定性；高质量cdte和cdznte晶体的生长较为困难且成本居高不下(约2000美元/cm3)。因此，开发在室温下具有高响应灵敏度和低检测限，且成本低、易制备大尺寸单晶的半导体材料成为x射线探测领域的研究热点和技术难题。
3、近年来，以mapbi3、cspbbr3等为代表的卤化物钙钛矿材料(abx3)含有pb、i、br等高原子序数的元素、带隙通常在1.5-2.5ev之间、且具有较高的电阻率和迁移率寿命积，展现出优秀且均衡的半导体性质。此外，相比于商用的cdte和cdznte晶体，该类晶体的生长温度低、生长周期短、原料成本也更低，有望成为新一代高性能室温x射线探测材料。其中，以
4、组分调控是优化半导体性质、抑制钙钛矿离子迁移的有效策略。内布拉斯加州立大学黄劲松、西北工业大学徐亚东、湖南大学杨斌等采用组分调控策略制备了mapbbr2.94cl0.06、cspbbr2.79cl0.21、cs1-xrbxpbbr3等一系列混卤或混阳离子的钙钛矿晶体。通过利用卤素阴离子的掺杂补偿效应，以及利用晶格收缩增强pb和br之间的原子相互作用和轨道耦合，使得晶体的电阻率和载流子迁移率均提高。陕西师范大学刘生忠、加拿大多伦多大学edward h.sargent、山东大学陶绪堂等采用组分调控策略制备了fa0.85ma0.1cs0.05pbi2.55br0.45、rb0.15cs0.85pbi1.75br1.25、cspbbr3-nin等钙钛矿材料。通过释放晶格应力，增强晶格畸变以及减小a位阳离子和卤素之间的平均原子间距，使得钙钛矿材料的离子迁移能垒提高，有效抑制了离子迁移。因此，以cspbbr3晶体为基础，采用rb+离子部分替换cs+离子，i–离子部分替换br–离子的方案，制备高电阻率、高载流子迁移率和弱离子迁移的cs1-mrbmpbbr3-nin系列钙钛矿晶体，其方案是可行的。目前，对于此类晶体的生长、电学性质和高通量硬x射线探测性能的研究在国内外尚属空白。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，通过使用混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶制备x射线探测器，其中，混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶具有大的电阻率，高的离子激活能，可实现对高通量硬x射线(120kev)大的响应灵敏度，小的暗电流，低的最低检测限和好的稳定性。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，所述混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶包括cs、rb两种a位阳离子和br、i两种卤素离子，结构式为cs1-mrbmpbbr3-nin，其中，0≤m≤1、0≤n≤3。
5、优选的，该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶的x射线探测器从上至下依次包括阴极、混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶以及阳极，且混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶为用于吸收x射线光子的活性材料。
6、优选的，x射线探测器为半导体混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器。
7、优选的，所述x射线探测器通过对混卤全无机钙钛矿单晶进行切割、研磨和抛光加工，然后分别在表面光滑平整的混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶上下两面镀上电极材料。
8、优选的，所述切割为采用stx-202a小型金刚石线切割机进行，切割后晶体长为2-25mm，宽为2-24mm，厚度为1-8mm。
9、优选的，所述研磨为将晶体放在7000目的砂纸上和酒精的混合下进行研磨粗抛。
10、优选的，所述抛光为用0.02微米氧化铝抛光粉和酒精的混合下细抛。
11、优选的，所述电极材料为au、ga和al，形成的x射线探测器结构为au/cs1-mrbmpbbr3-nin单晶/au，au/cs1-mrbmpbbr3-nin单晶/ga，au/cs1-mrbmpbbr3-nin单晶/al。
12、优选的，所述电极材料的结构为单点电极。
13、本专利技术不限于以上几种。
14、(三)有益效果
15、本专利技术提供了一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器。与现有技术相比具备以下有益效果：
16、(1)、该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，通过使用混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶制备x射线探测器，其中，混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶具有大的电阻率，高的离子激活能，可有效提高探测器的工作稳定性。
17、(2)、该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，通过使用混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶制备x射线探测器，能够有效提高探测器的响应速度和灵敏度。
18、(3)、该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，通过使用混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶制备x射线探测器，探测器具有低并且稳定的漏电流，可在高电场强度下工作，可实现对高通量硬x射线(＞100kev)的探测。
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1.一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶包括Cs、Rb两种A位阳离子和Br、I两种卤素离子，结构式为Cs1-mRbmPbBr3-nIn，其中，0≤m≤1、0≤n≤3。
2.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶的X射线探测器从上至下依次包括阴极、混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶以及阳极，且混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶为用于吸收X射线光子的活性材料。
3.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：X射线探测器为半导体混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器。
4.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述X射线探测器通过对混卤全无机钙钛矿单晶进行切割、研磨和抛光加工，然后分别在表面光滑平整的混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶上下两面镀上电极材料。
5.根据权利要求4所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述切割为采用STX
6.根据权利要求4所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述研磨为将晶体放在7000目的砂纸上和酒精的混合下进行研磨粗抛。
7.根据权利要求4所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述抛光为用0.02微米氧化铝抛光粉和酒精的混合下细抛。
8.根据权利要求4所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述电极材料为Au、Ga和Al，形成的X射线探测器结构为Au/Cs1-mRbmPbBr3-nIn单晶/Au，Au/Cs1-mRbmPbBr3-nIn单晶/Ga，Au/Cs1-mRbmPbBr3-nIn单晶/Al。
9.根据权利要求4所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶X射线探测器，其特征在于：所述电极材料的结构为单点电极。
...【技术特征摘要】
1.一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，其特征在于：所述混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶包括cs、rb两种a位阳离子和br、i两种卤素离子，结构式为cs1-mrbmpbbr3-nin，其中，0≤m≤1、0≤n≤3。
2.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，其特征在于：该混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶的x射线探测器从上至下依次包括阴极、混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶以及阳极，且混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶为用于吸收x射线光子的活性材料。
3.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，其特征在于：x射线探测器为半导体混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器。
4.根据权利要求1所述的一种混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶x射线探测器，其特征在于：所述x射线探测器通过对混卤全无机钙钛矿单晶进行切割、研磨和抛光加工，然后分别在表面光滑平整的混阳离子混卤全无机钙钛矿单晶上下两面镀上电极材料。
5.根据权利要求4所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，黄林，朱月馨，
申请(专利权)人：山东第一医科大学山东省医学科学院，
类型：发明
国别省市：
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