CH3NH3PbBr3有机无机钙钛矿自供能X射线探测器的研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cz1502008
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近年来由于CH3NH3PbBr3有机无机钙钛矿材料具有高收系数,大的载流子迁移率以及较长的扩散长度等优势,该材料被广泛运用于半导体核辐射探测器上。传统的半导体核辐射探测器需要对探测器提供外部电源以分离激发所产生的电子-空穴对。这一特性限制了半导体核辐射探测器在深空探测以及核电行业等特定领域的应用。为了进一步克服传统钙钛矿核辐射探测器的缺点,本文对基于CH3NH3PbBr3钙钛矿材料的核辐射探测器进行了研究,设计了具有肖特基结构的自供能X射线探测器。首先,我们使用逆温结晶法生长出了高质量钙钛矿晶体。通过调整钙钛矿半导体材料与两端电极之间的功函数差使接触区域形成肖特基结、通过在肖特基结中产生的内建电场使器件在无需外部偏置电压的情况下自行将电子-空穴对移动到两个电极从而产生探测信号。与传统的X射线探测器相比,CH3NH3PbBr3钙钛矿单晶可以直接将X射线入射能量转换成电子-空穴对从而形成电流信号,这使得本文中制备的自供能核辐射探测器具有更高的量子探测效率。在波长为405nm、入射光功率密度为0.636m W/cm~2的LED灯照射的情况下,器件零偏压下的光电流暗电流比值超过88:1,其光响应度为22m A/W,显示出良好的可见光响应。该器件在零偏压条件下对不同通量以及不同能量X射线表现出较好的分辨能力。其中,对于35k VX射线管电压对应能量的X射线的探测,其灵敏度高达235μC Gy-1cm-2,性能良好。实验结果表明本论文设计的自供能钙钛矿探测器结构可以实现零偏压下对可见光以及X射线的探测,在光电探测以及核辐射探测设备的制备开发中有重要的应用价值。
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