Een recent onderzoek, uitgevoerd door het onderzoeksteam van het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen, heeft een nieuwe methode geïntroduceerd voor het verbeteren van röntgendetectie door het opnemen van uit-fase CsPb₂ Br₅ perovskiet in CsPbBr₃ bulkmateriaal.

"We hebben een zeer goede gevoeligheid bereikt voor het detecteren van röntgenstralen (2,58×10 ⁵ μC Gyair-1 cm ^-2 ), en een lage detectielimiet (127,9 nGy_lucht ^-1 ),' zei prof. Pan Xu, die het team leidde, 'we hebben deze techniek ook geïntegreerd met een dunnefilmtransistorplaat (TFT) om röntgenfoto's te maken.'

De relevante resultaten zijn gepubliceerd in Advanced Functional Materials .

Metaalhalide-perovskiet is een veelbelovend materiaal voor het detecteren van zaken als röntgenstraling en biedt een betere gevoeligheid en resolutie dan traditionele detectoren. Anorganisch perovskiet CsPbBr₃ heeft een uitstekende omgevingsstabiliteit en een unieke plasticiteit bij hoge temperaturen, waardoor het bijzonder voordelig is voor röntgendetector- en beeldvormingstoepassingen.

Echter, het maken van eenkristal CsPbBr₃ is moeilijk en duur, en polykristallijn CsPbBr₃ apparaten hebben een lage elektronenmobiliteit, waardoor het gebruik ervan in bepaalde beeldvormingssystemen wordt beperkt.

In deze studie ontwikkelden wetenschappers een nieuwe methode genaamd de Out-of-Phase Articulation Strategy (OPAS). Ze gebruikten OPAS om een ​​speciaal materiaal te combineren genaamd CsPb₂ Br₅ met een ander materiaal genaamd CsPbBr₃ . Ze maakten een mengsel van deze materialen met behulp van een techniek die hoogenergetische mechanische kogelmalen wordt genoemd. CsPb₂ toevoegen Br₅ heeft de huidige basislijn niet verlaagd.

In plaats daarvan hielp het de beweging van elektronen en gaten te versnellen, die belangrijk zijn voor het detecteren van röntgenstraling. Deze verbetering was mogelijk omdat CsPb₂ Br₅ creëerde paden waardoor de elektronen en gaten gemakkelijker binnen CsPbBr₃ konden bewegen . Met deze methode bereikten ze een hoge gevoeligheid en ruimtelijke resolutie voor het detecteren van röntgenstraling zonder dat er veel spanning nodig was.

Daarnaast hebben de onderzoekers CsPb₂ samengesteld Br₅ /CsPbBr₃ op TFT-backplanes om röntgenoppervlakte-array-beeldvorming met meerdere pixels te realiseren. Dit bewees dat CsPbBr₃ materiaal kan worden gebruikt voor beeldvorming.

"Het geeft ons ook een nieuw materiaalsysteem en een nieuw ontwerpconcept voor het gebruik van chalcociet bij röntgenopnamen", voegde Ye toe.

Dit werk laat zien dat perovskieten met de introductie van een 2D-fase een dragertransporteffect en een goede langetermijnstabiliteit vertonen, waardoor ze veelbelovende kandidaten zijn voor commercieel gebruik.

Meer informatie: Changmao Wan et al, Out-of-Phase articulatiestrategie van CsPbBr3/CsPb2Br5 perovskiet voor zeer gevoelige röntgendetectie, Geavanceerde functionele materialen (2024). DOI:10.1002/adfm.202401220

Journaalinformatie: Geavanceerde functionele materialen

Aangeboden door Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academie van Wetenschappen