[發明專利]一種靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010155195.2
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111341913B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 魏浩桐;李華洋;華樹成;楊柏;張松靈;劉彬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

1.一種靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器，其特征在于：從下至上，由陽極、對氟苯乙胺碘化鉛鈣鈦礦單晶、電子傳輸層、空穴阻擋層和陰極組成，對氟苯乙胺碘化鉛鈣鈦礦單晶為用于吸收X射線光子的活性材料。

2.如權利要求1所述的一種靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器，其特征在于：電子傳輸層為C₆₀或PC₆₁BM中一種，厚度為20～40nm；空穴阻擋層為BCP，厚度為8～14nm；陰極為金屬Cr，厚度為20～30nm；陽極為貴金屬Au，厚度為15～30nm。

3.如權利要求1所述的一種靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器，其特征在于：對氟苯乙胺碘化鉛鈣鈦礦單晶由如下步驟制備得到，

(a)將對氟苯乙胺水溶液與氫碘酸水溶液按對氟苯乙胺與氫碘酸的摩爾比為1：1的比例在冰水中混合，攪拌20～60min，然后靜置5～20min；

(b)將步驟(a)得到的混合溶液旋轉蒸干，得到黃色粉末；將黃色粉末用乙醚清洗2～4次，然后加入乙醇將粉末再次溶解，最后將得到的乙醇溶液旋轉蒸干得到白色粉末F-PEAI；

(c)稱取摩爾比為1：2的PbI₂和F-PEAI分別加入到溶劑中，溶劑為γ-丁內酯或N,N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種，PbI₂的濃度為0.80～0.90mol/L，然后將上述溶液在70～120℃條件下加熱、磁力攪拌直至完全溶解；

(d)將步驟(c)得到的溶液降溫至40～70℃，降溫速率控制在0.5～2℃/h，直至溶液中有晶體析出，然后恒溫生長1～3h；

(e)將步驟(d)得到的溶液升溫到80～100℃，升溫速率控制在2～5℃/h，此時溶液中的晶體開始緩慢溶解，維持該溫度0.5～2h，待溶液中晶種溶解到足夠小時，將溶液降溫至70～79℃，降溫速率控制在1～2℃/0.5h，然后恒溫維持該溫度1～2h；溶液再以0.1～0.4℃/4h的速率降溫至62～68℃，晶體開始緩慢生長，在該溫控下，晶體持續生長，從而得到(15～30)×(8～15)×(1.5～2.0)mm的鈣鈦礦單晶。

4.權利要求1所述的一種靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器的制備方法，其步驟如下：

(a)將對氟苯乙胺碘化鉛鈣鈦礦單晶進行拋光處理，拋光后鈣鈦礦晶體的厚度降低0.1～0.4mm；

(b)在步驟(a)得到的鈣鈦礦單晶的上表面通過旋涂或蒸鍍制備電子傳輸層，然后再通過蒸鍍在電子傳輸層上制備空穴阻擋層，在空穴阻擋層上制備陰極，在鈣鈦礦單晶的下表面通過蒸鍍制備陽極，最后得到靈敏且穩定的二維鈣鈦礦單晶X射線探測器。