一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器及其制备方法

技术领域

本发明涉及X射线探测器技术领域，具体而言，涉及一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器及其制备方法。

背景技术

在辐射检测中，不同的人体组织以及材料对于X射线的吸收程度不同。对于直接型探测器，X射线辐射到直接探测材料时会产生电子-空穴对，这些电子和空穴在外加偏压电场的作用下形成电流，然后电流在TFT平板或者其他读出系统上积分形成储存电荷，通过设备读出电荷量，就可以知道每个点的X射线剂量。人们通过X射线强度的变化及分布情况可以诊断一些肉眼不可见的疾病，或者，检测工件内部各种宏观或微观缺陷的性质、大小及分布。现有的CdTe/CZT探测器通过拼接法应用于CT成像，但在大面积和快速成像上不具备优势，无法用于数字放射成像的平板探测成像。其他传统材料如α-Se,HgI

基于金属卤化物钙钛矿的高分辨率闪烁成像屏幕或直接转换探测器是这类应用的候选前景，因为它们的重原子组成(例如Pb

目前，高性能钙钛矿X射线探测器多为单晶材料，尽管基于钙钛矿单晶的X射线探测器具有较好的X射线响应性能，但由于单晶的易碎特性，制备大型单晶及其晶圆加工具有挑战，无法做到大面积快速成像。因此，从实际应用的角度来看，制备高性能钙钛矿多晶(厚膜)有望为X射线大面积快速成像提供关键的材料基础。而基于钙钛矿多晶薄膜的纤维状X射线探测器也鲜有报道，具有很大的创新意义。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明提供了一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器及其制备方法，采用MAPbBr

本发明提供一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，由内至外依次包括金属导电纤维、电子传输层、铅基钙钛矿多晶薄膜、空穴传输层以及金属电极；所述铅基钙钛矿多晶薄膜为MAPbBr

优选地，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝。

优选地，所述电子传输层的材质为二氧化钛。

优选地，所述空穴传输层的材质为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]。

优选地，所述金属电极为金电极。

本发明还提供一种如上所述的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：

S1、在所述导电金属纤维表面制备所述电子传输层；

S2、在所述的电子传输层上通过直接通电加热滴涂的方法得到所述MAPbBr

S3、在所述MAPbBr

S4、在所述空穴传输层上通过用喷金仪溅射的方式制备所述金属电极。

优选地，所述步骤S2具体为：

按照摩尔比1:1称取MABr和PbBr

将所述混合前驱体溶液原液于60℃温度下搅拌1-2h至充分溶解，得澄清透明的混合前驱体溶液；

使用直流电源给所述金属导电纤维通电加热，在所述电子传输层表面直接滴涂所述混合前驱体溶液；

为避免溶剂残留，将器件进行真空干燥约10-15min，然后在100℃下退火1h，得到所述MAPbBr

优选地，所述直流电源为keithley2400，通电电流大小为0.3A-0.36A。

优选地，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

优选地，所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝，所述电子传输层的材质为二氧化钛时，所述步骤S1具体为：

将所述导电金属纤维放入马弗炉中，通过加热的方式制备所述电子传输层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，采用金属导电纤维作为基底设计成同轴结构，可弯曲，可用于柔性器件中，适用性更强；采用MAPbBr

本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的制备方法，工艺步骤简单，原料便宜，MAPbBr

附图说明

图1为本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的结构示意图；

图2为本发明实施例1步骤S2制备得到的MAPbBr3多晶薄膜的SEM图；

图3为本发明实施例1步骤S2制备得到的MAPbBr3多晶薄膜的XRD图；

图4为本发明实施例1制备得到的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的X射线响应性能图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，由内至外依次包括金属导电纤维、电子传输层、铅基钙钛矿多晶薄膜、空穴传输层以及金属电极；所述铅基钙钛矿多晶薄膜为MAPbBr

其中，所述金属导电纤维优选为纯度为99％的钛丝(表面附着有稀薄的氧化层)，所述电子传输层的材质优选为二氧化钛，所述空穴传输层的材质优选为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，所述金属电极优选为金电极。

本发明还提供一种如上所述的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的制备方法，包括以下步骤：

S1、在所述导电金属纤维表面制备所述电子传输层；

S2、在所述的电子传输层上通过直接通电加热滴涂的方法得到所述MAPbBr

S3、在所述MAPbBr

S4、在所述空穴传输层上通过用喷金仪溅射的方式制备所述金属电极。

其中，所述步骤S2具体为：

按照摩尔比1:1称取MABr和PbBr

将所述混合前驱体溶液原液于60℃温度下搅拌1-2h至充分溶解，得澄清透明的混合前驱体溶液；

使用直流电源给所述金属导电纤维通电加热，在所述电子传输层表面直接滴涂所述混合前驱体溶液；

为避免溶剂残留，将器件进行真空干燥约10-15min，然后在100℃下退火1h，得到所述MAPbBr

所述直流电源为keithley2400，通电电流大小优选为0.3A-0.36A。有机溶剂优选为N,N-二甲基甲酰胺。

当所述金属导电纤维为纯度为99％的钛丝，所述电子传输层的材质为二氧化钛时，所述步骤S1具体为：

将所述导电金属纤维放入马弗炉中，通过加热的方式制备所述电子传输层。

实施例1

基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，制备过程如下：

S1：将厚度约为100μm的金属钛丝依次用去离子水、丙酮和乙醇清洗，最后在水中超声10min；

将处理过的金属钛丝放入马弗炉中加热，升温至650℃并且保持30s，然后快速取出来，钛丝此时呈蓝色，即覆盖一层二氧化钛，作为电子传输层。

S2：按摩尔比1：1称取原料MABr和PbBr

将原液于60℃温度下搅拌1h至充分溶解，得到澄清透明的前驱体溶液(浓度为1mol/L)；

使用keithley2400直流电源(电流约为0.3A)给钛丝通电加热，在二氧化钛表面直接滴涂混合前驱体溶液；

转移至真空烘箱中抽真空，抽走残留有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺，然后在100℃下退火1h，得到厚度约80μm的MAPbBr

S3：将制得MAPbBr

S4：在空穴传输层上通过用喷金仪溅射的方式制备金电极。

图2为本实施例步骤S2制备得到的MAPbBr

图3为本实施例步骤S2制备得到的MAPbBr

图4为本实施例制备得到的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的X射线响应性能图，从图中可以看出器件在x射线的连续作用下具有较好的稳定性以及响应能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器，采用金属导电纤维作为基底设计成同轴结构，可弯曲，可用于柔性器件中，适用性更强；采用MAPbBr

本发明的基于钙钛矿的同轴纤维状X射线探测器的制备方法，工艺步骤简单，原料便宜，MAPbBr

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。