一种X射线平板探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种X射线平板探测器及其制备方法，所述制备方法包括：首先制备获得薄膜晶体管，在薄膜晶体管表面形成第一导电类型传输层；然后在第一导电类型传输层表面形成有机无机杂化钙钛矿层；接着在有机无机杂化钙钛矿层表面形成第二导电类型传输层；再在第二导电类型传输层表面形成透明顶电极层；最后在透明顶电极层表面形成钝化层、闪烁体层。本发明专利技术采用基于有机无机杂化钙钛矿材料的光电二极管作为探测器光敏元件，由于钙钛矿膜的缺陷态密度低，可以减小被缺陷捕获的光电子数，进而可以减小探测器的残影，提高成像性能；另外，本发明专利技术采用溶液法制备有机无机杂化钙钛矿光电二极管，工艺简单，成本低，尤其适合于制备柔性X射线平板探测器。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线平板探测器及其制备方法
本专利技术属于探测
，涉及一种X射线平板探测器及其制备方法，特别是涉及一种基于有机无机杂化钙钛矿光电二极管的X射线平板探测器及其制备方法。
技术介绍
直接数字化X线摄影技术(DirectDigitalRadiography，DR)出现于20世纪90年代，因其具有优异的图像质量和后处理功能、低X射线剂量、高效存储与传输、节约资源与提高工作效率等一系列显著的优点，在医学成像、工业检测等领域得到了越来越广泛的应用。平板探测器(FlatPanelDetector，FPD)是DR系统中最关键的部件，由感光像素阵列(Sensor)和外围电路模块组成，可以将穿过物体之后的X射线信号转换为电信号，最终由计算机处理成像。在主流的间接式平板探测器中，X光子先经闪烁体转化为低能量的光子，而后被光电二极管(Photodiode，PD)捕获产生电子空穴对，再由薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)阵列控制读出形成数字图像。得益于a-Si薄膜制备技术的发展，当前的平板探测器多采用p-i-na-Si光电二极管作为光敏元件。目前，一般采用等离子体增强化学气相沉积法制备a-Si薄膜，在逐层生长n型、i型和p型a-Si膜厚之后，还要刻蚀掉部分区域的a-Si膜，制备过程中所采用的PECVD等设备昂贵，成本很高。另外，a-Si材料含有大量的缺陷态，它们会捕获光电子，导致其无法及时被读出，造成残影(Lag)，影响成像质量。因此，提供一种制备成本低且成像质量更好的X射线平板探测器及其制备方法是本领域技术人员需要解决的课题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种X射线平板探测器及其制备方法，用于解决现有技术中X射线平板探测器制备成本高、成像质量不佳的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种X射线平板探测器的制备方法，所述制备方法至少包括：制备获得薄膜晶体管，在所述薄膜晶体管表面形成第一导电类型传输层；在所述第一导电类型传输层表面形成有机无机杂化钙钛矿层；在所述有机无机杂化钙钛矿层表面形成第二导电类型传输层；在所述第二导电类型传输层表面形成透明顶电极层；在所述透明顶电极层表面自下而上依次形成钝化层、闪烁体层。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，制备获得所述薄膜晶体管的步骤至少包括：提供一基底，在所述基底上沉积第一金属层，刻蚀所述第一金属层以形成栅极金属电极；在所述基底及所述栅极金属电极上沉积绝缘层；在所述绝缘层上沉积一有源层，刻蚀所述有源层以形成有源区；在所述有源区及绝缘层上沉积第二金属层，刻蚀所述第二金属层以形成源极金属电极和漏极金属电极；沉积钝化保护层，刻蚀所述钝化保护层以形成薄膜晶体管并暴露出部分漏极金属电极。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，形成的所述第一导电类型传输层覆盖所述钝化保护层及所述漏极金属电极。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，采用溶液法分别形成所述第一导电类型传输层、所述有机无机杂化钙钛矿层及所述第二导电类型传输层。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，采用蒸镀工艺在所述钝化层表面形成所述闪烁体层，进行所述蒸镀工艺的温度控制在100℃以下。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，所述第一导电类型传输层包括电子传输层，所述第二导电类型传输层包括空穴传输层；或者所述第一导电类型传输层包括空穴传输层，所述第二导电类型传输层包括电子传输层。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，所述电子传输层的材料包括TiO2、SnO2、ZnO及PC61BM中的一种或多种的组合；所述空穴传输层的材料包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、WoO3、CuSCN、CuGaO2中的一种或多种的组合。作为本专利技术X射线平板探测器的制备方法的一种优化的方案，所述有机无机杂化钙钛矿层的材料包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbCl3、CH3CH2NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbI3、NH2CH＝NH2PbCl3、NH2CH＝NH2PbBr3及NH2CH＝NH2PbI3中的一种或多种的组合。本专利技术还提供一种X射线平板探测器，所述X射线平板探测器包括感光像素阵列，所述感光像素阵列的每一个感光像素至少包括薄膜晶体管、形成于所述薄膜晶体管表面的光电二极管以及依次形成于所述光电二极管表面的钝化层、闪烁体层，其中，所述光电二极管包括自下而上依次形成于薄膜晶体管表面的第一导电类型传输层、有机无机杂化钙钛矿层、第二导电类型传输层以及透明顶电极层。作为本专利技术X射线平板探测器的一种优化的方案，所述薄膜晶体管至少包括：基底、位于所述基底上的栅极金属电极，形成于所述栅极金属电极及所述基底上的绝缘层，形成于所述绝缘层上并与所述栅极金属电极相对应的有源区，以及结合于所述有源区之上的钝化保护层、源极金属电极和漏极金属电极。作为本专利技术X射线平板探测器的一种优化的方案，所述第一导电类型传输层包括电子传输层，所述第二导电类型传输层包括空穴传输层；或者所述第一导电类型传输层包括空穴传输层，所述第二导电类型传输层包括电子传输层。作为本专利技术X射线平板探测器的一种优化的方案，所述电子传输层的材料包括TiO2、SnO2、ZnO及PC61BM中的一种或多种的组合；所述空穴传输层的材料包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、WoO3、CuSCN、CuGaO2中的一种或多种的组合。作为本专利技术X射线平板探测器的一种优化的方案，所述有机无机杂化钙钛矿层的材料包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbCl3、CH3CH2NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbI3、NH2CH＝NH2PbCl3、NH2CH＝NH2PbBr3及NH2CH＝NH2PbI3中的一种或多种的组合。本专利技术另外再提供一种X射线平板探测器的电路结构，所述电路结构至少包括：感光像素阵列、分别与所述感光像素阵列相连的数据读取芯片和栅极控制芯片，其中，所述感光像素阵列的每一个感光像素至少包括薄膜晶体管、形成于所述薄膜晶体管表面的光电二极管以及依次形成于所述光电二极管表面的钝化层、闪烁体层，其中，所述光电二极管包括自下而上依次形成于薄膜晶体管表面的第一导电类型传输层、有机无机杂化钙钛矿层、第二导电类型传输层以及透明顶电极层。如上所述，本专利技术的X射线平板探测器及其制备方法，具有以下有益效果：1、本专利技术采用溶液法制备基于有机无机杂化钙钛矿的光电二极管，溶液法所采用的生产设备价格低廉，简化光电二极管的制备工艺，节约成本。2、本专利技术采用溶液法制备基于有机无机杂化钙钛矿的光电二极管，这种工艺更易于在柔性衬底上制备出柔性的X射线平板探测器。3、本专利技术采用基于有机无机杂化钙钛矿材料的光电二极管作为平板探探测器的光敏元件，由于钙钛矿膜的缺陷态密度远远小于现有平板探测器a-Si膜的缺陷态密度，因此，可以减小被缺陷捕获的光电子数，进而可以减小探测器的残影，从而提高其成像性能。4、本专利技术所采用的有机无机杂化钙钛矿钙材料的电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：制备获得薄膜晶体管，在所述薄膜晶体管表面形成第一导电类型传输层；在所述第一导电类型传输层表面形成有机无机杂化钙钛矿层；在所述有机无机杂化钙钛矿层表面形成第二导电类型传输层；在所述第二导电类型传输层表面形成透明顶电极层；在所述透明顶电极层表面自下而上依次形成钝化层、闪烁体层。

【技术特征摘要】
1.一种X射线平板探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：制备获得薄膜晶体管，在所述薄膜晶体管表面形成第一导电类型传输层；在所述第一导电类型传输层表面形成有机无机杂化钙钛矿层；在所述有机无机杂化钙钛矿层表面形成第二导电类型传输层；在所述第二导电类型传输层表面形成透明顶电极层；在所述透明顶电极层表面自下而上依次形成钝化层、闪烁体层。2.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：制备获得所述薄膜晶体管的步骤至少包括：提供一基底，在所述基底上沉积第一金属层，刻蚀所述第一金属层以形成栅极金属电极；在所述基底及所述栅极金属电极上沉积绝缘层；在所述绝缘层上沉积一有源层，刻蚀所述有源层以形成有源区；在所述有源区及绝缘层上沉积第二金属层，刻蚀所述第二金属层以形成源极金属电极和漏极金属电极；沉积钝化保护层，刻蚀所述钝化保护层以形成薄膜晶体管并暴露出部分漏极金属电极。3.根据权利要求2所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：形成的所述第一导电类型传输层覆盖于所述钝化保护层及所述漏极金属电极上。4.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：采用溶液法形成所述第一导电类型传输层、所述有机无机杂化钙钛矿层及所述第二导电类型传输层。5.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：采用蒸镀工艺在所述钝化层表面形成所述闪烁体层，进行所述蒸镀工艺的温度控制在100℃以下。6.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述第一导电类型传输层包括电子传输层，所述第二导电类型传输层包括空穴传输层；或者所述第一导电类型传输层包括空穴传输层，所述第二导电类型传输层包括电子传输层。7.根据权利要求6所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述电子传输层的材料包括TiO2、SnO2、ZnO及PC61BM中的一种或多种的组合；所述空穴传输层的材料包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、WoO3、CuSCN、CuGaO2中的一种或多种的组合。8.根据权利要求1所述的X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：所述有机无机杂化钙钛矿层的材料包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbCl3、CH3CH2NH3PbBr3、CH3CH2NH3PbI3、NH2CH＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦小庆，金利波，
申请(专利权)人：上海奕瑞光电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31