安光所突破CsPbBr3半导体X射线探测器关键技术

　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院安光所在下一代X射线探测器材料研究领域取得突破,成功解决了CsPbBr3半导体材料在辐射探测应用中的关键难题,为开发更安全、更精准的安全检查等X射线成像装备奠定了技术基础。相关成果相继发表于国际期刊Applied Physics Letters和Advanced Functional Materials。
 

　　研究团队采用液氮制冷技术,成功将CsPbBr3单晶X射线探测器的检测限提升至0.054 nGyair s−1,这意味着该探测器能够捕捉到极其微弱的X射线信号。这一突破性进展得益于液氮低温环境下CsPbBr3单晶中深能级缺陷的"冻结",使材料电阻率提升了两个量级,显著降低了探测器的噪声水平。相关研究成果发表于Applied Physics Letters。安光所博士生赵啸为该论文第一作者,王时茂副研究员、孟钢研究员和方晓东研究员为该论文通讯作者。
 

　　针对CsPbBr3材料易发生离子迁移的难题,研究团队与复旦大学方晓生教授团队合作开发出独特的晶界缺陷钝化技术。通过引入晶界修饰剂,成功将低温热压制备的CsPbBr3多晶材料的离子迁移激活能提高至0.56 eV,使探测器在100 V mm−1强电场下的暗电流漂移降低了两个量级,展现出优异的抗偏压稳定性。基于该技术制备的CsPbBr3多晶X射线探测器检测下限达到9.41 nGyair s−1,性能可媲美CsPbBr3单晶X射线探测器,同时具备高对比度X射线成像能力。相关研究成果发表于Advanced Functional Materials。赵啸为该论文第一作者,王时茂副研究员、孟钢研究员以及复旦大学方晓生教授为共同通讯作者。
 

　　这项技术的突破,意味着未来X光检查所需的辐射剂量可能大幅降低,特别有利于儿童和孕妇等敏感人群的医疗检查。该研究成果不仅为开发新一代高性能X射线探测器提供了技术路线,还将推动射线成像设备向更安全、更精准的方向发展。
 

　　相关研究得到了国家自然科学基金、核探测与核电子学国家重点实验室以及量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题等项目的资助。
 

CsPbBr3多晶块材晶界修饰前后X射线成像结果对比