Prof. Pan Xu's team van het Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Science (CAS), in samenwerking met Zheng Xiaojia van de Chinese Academy of Engineering Physics (CAEP), en andere onderzoekers, ontdekte het opmerkelijke potentieel van eendimensionale (1D) δ-fase formamidinium loodjodide (δ-FAPbI₃ ) als geavanceerd materiaal voor röntgendetectie.

De gerelateerde resultaten zijn gepubliceerd in ACS Nano .

Perovskietmaterialen met uitstekende opto-elektronische eigenschappen hebben een groot potentieel voor directe röntgendetectie, met meerdere ordes van grootte hogere gevoeligheid en lagere detectielimieten dan de huidige commerciële detectormaterialen, en zullen naar verwachting de stralingsdosis bij radiografische beeldvorming dramatisch verminderen.

De bereiding van polykristallijne wafers genereert echter een groot aantal korrelgrenzen en poriën, wat leidt tot ernstige ionenmigratie en verder instabiliteit van het apparaat en stroomdrift veroorzaakt, waardoor de beeldresolutie van de detectoren en toekomstige commerciële toepassingen ernstig worden beperkt.

In dit onderzoek richten onderzoekers hun aandacht op de unieke kenmerken van 1D δ-FAPbI₃ . Deze verbinding in de gele fase had hoge barrières voor ionenmobiliteit, een lage Young-modulus en uitzonderlijke stabiliteit op lange termijn.

"Wij beschouwen het als een ideale kandidaat voor hoogwaardige röntgendetectie", zegt Ye Jiajiu, een postdoctoraal onderzoeker. "Vooral de dichte waferapparaten die zijn vervaardigd door een koud isostatisch persproces kunnen röntgenstralen detecteren met een hoge gevoeligheid en lage detectielimieten ."

Daarnaast vervaardigden onderzoekers een röntgenbeeldsensor met groot formaat δ-FAPbI₃ wafers geïntegreerd op een dunne-filmtransistor (TFT)-backplane, waardoor tweedimensionale multi-pixel röntgenbeelden worden gerealiseerd en de haalbaarheid van de δ-FAPbI₃ wordt gedemonstreerd waferdetector voor ultrastabiele beeldtoepassingen.

Prof. Pan uitte optimisme over de toekomstperspectieven van deze technologie. "Deze studie levert een nieuw ontwerpidee en materiaalselectiesysteem op voor de toepassing van perovskiet bij röntgenbeeldvorming", zei hij.

Meer informatie: Zihan Wang et al., Soepel op formamidinium gebaseerd perovskietderivaat met lage afmetingen voor gevoelige en ultrastabiele röntgendetectie, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02476

Journaalinformatie: ACS Nano

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