论文标题：Halide lead perovskites for ionizing radiation detection

期刊：

作者：Haotong Wei, Jinsong Huang

发表时间：2019/03/06

数字识别码： 10.1038/s41467-019-08981-w

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X射线、?射线是比紫外可见光能量更高的高能射线，其中X射线波长小于10 nm，?射线波长甚至小于0.01 nm。这赋予了高能射线很强的穿透能力，而通过对射线穿透物体前后强度，相位和散射角度等信息的分析可以实现对物体内部的无损探测。对射线能谱的探测也可以获悉核反应进程，或同位素分析等。目前射线探测器已经被广泛的应用在了明升手机版成像，海关安全检查，工业产品质量监控，核探测等领域。但是直接探测型射线探测器对半导体材料的要求比较苛刻，因此能够用于射线探测的半导体材料种类非常有限。而且目前很多商业化的射线探测器灵敏度又较低，例如明升手机版CT成像中常用的无定形硒X射线探测器在应用中需要相对较高的X射线剂量，长期使用会对人体造成伤害，因此开发高灵敏的、快速响应并且低成本的新型射线探测器可以有效的降低CT成像中X射线剂量，降低其对人体伤害，具有重要的意义。

近日，北卡罗来纳大学教堂山分校的黄劲松教授（通讯作者）和魏浩桐博士（第一作者）综述了钙钛矿作为新兴的光电半导体材料在射线探测领域中的应用。近年来有机-无机杂化铅卤钙钛矿由于其优异的光电性质被广泛的应用在太阳能电池、发光二极管、光探测器等领域，然而钙钛矿同时也是一种优秀的射线探测材料。首先，钙钛矿由Pb, I, Br, Cs, Bi等重元素组成，对射线有较高的衰减系数，可以弥补晶体硅材料对射线阻挡能力不足的缺点。其次，这种材料拥有较高的迁移率与寿命的乘积，可以获得很高的载流子扩散长度，收集到在晶体内部产生的电荷。此外，钙钛矿材料的体相电阻率也很高，可以保证工作时的暗电流和噪音很小，提高信噪比。最后，这种材料可以通过低成本的溶液法来生长高质量的单晶材料，同时，在射线辐照下也能保持很好的抗辐射性和工作稳定性。这一综述从两种不同工作模式的（电流模式和电压模式）射线探测器出发（如下图），总结并对比了钙钛矿探测器与传统射线探测器的优势和不足，进而拓展到钙钛矿探测器在不同应用中的发展现状，为未来钙钛矿射线探测器的发展指明了方向。

图1

摘要：Halide lead perovskites have attracted increasing attention in recent years for ionizing radiation detection due to their strong stopping power, defect-tolerance, large mobility-lifetime (μτ) product, tunable bandgap and simple single crystal growth from low-cost solution processes. In this review, we start with the requirement of material properties for high performance ionizing radiation detection based on direct detection mechanisms for applications in X-ray imaging and γ-ray energy spectroscopy. By comparing the performances of halide perovskites radiation detectors with current state-of-the-art ionizing radiation detectors, we show the promising features and challenges of halide perovskites as promising radiation detectors.

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（来源：明升手机版(明升中国)）