化學與材料科學 - 武漢大學林乾乾教授課題組 CEJ：金屬摻雜鹵化物鈣鈦礦用於高靈敏X射線探測－鑽石舞台

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X射線檢測在安全篩查、醫學成像、質量控制和缺陷檢查中至關重要。金屬鹵化物鈣鈦礦因其製備簡單、光電性能優良、衰減係數高而成為電離輻射探測的理想材料。一方面，為了完全吸收入射的x射線光子，x射線探測器需要相對較厚的活性層。另一方面，在提升了活性層的厚度之後，也需要進一步提高載流子輸運能力才能保證較好的探測性能。相對於傳統無機半導體，雜化鈣鈦礦材料的載流子遷移率和壽命還相對較小。

為了解決上述問題，武漢大學林乾乾教授團隊從提升材料遷移率的角度出發，通過一系列金屬離子摻雜並測試其對載流子輸運特性的影響，發現Ag離子的摻雜對於其遷移率有着最好的提升效果。於是，我們在鈣鈦礦前驅體中加入AgI，並系統地研究它們的光電特性，如圖1所示，我們發現通過變化AgI摻雜的比例，我們獲得了2% AgI 摻雜的最佳摻雜比例。在確定了摻雜方式之後，為了獲得具有足夠厚度的厚膜，我們採用了噴塗的方式，如圖2所示，製備並優化了鈣鈦礦X射線探測器。結果表明，優化的AgI加入鈣鈦礦薄膜具有最高的遷移壽命，x射線靈敏度可達3433 μGyair-1cm-2，超低檢出限為3.5 nGyairs-1，表明其具有很大的x射線檢測潛力。相關成果以標題為「Spray-coating of AgI incorporated metal halide perovskites for high-performance X-ray detection「發表在《Chemical Engineering Journal》。武漢大學物理科學與技術學院碩士研究生賈正林為論文第一作者。