间接型平板探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种间接型平板探测器及其制备方法，包括：基底；下电极层；有机转光层，其制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于P型有机光电材料和N型有机光电材料的有机溶剂；上电极层；封装层，由第一封装层与第二封装层交替堆叠至少2组形成，第一封装层的材料包括派瑞林或聚酰亚胺，第二封装层的材料包括氧化铝、二氧化硅或氮化硅；闪烁体层，材料包括Ca

【技术实现步骤摘要】
间接型平板探测器及其制备方法
本专利技术属于射线探测
，特别是涉及一种间接型平板探测器及其制备方法。
技术介绍
X射线平板探测器(后续简称平板探测器)是对X射线敏感的一种成像设备，可应用于医疗成像(乳腺和胸部检查、放疗等)、工业无损探伤以及安检安防等领域，尺寸可达数十厘米，像素基板可由数百万乃至数千万个像素单元电路所组成，每个像素单元通常由薄膜晶体管(Thin-FilmTransistors，TFT)和光敏二极管(Photodiode，PD)等器件所构成。现有的X射线间接型平板探测器使用非晶Si(a-Si)作为感光材料并且使用CsI:Tl(铊掺杂碘化铯)或者Gd2O2S:Tb(铽掺杂硫氧化钆，简称GOS)作为X射线转换材料(即闪烁体)，使用此组合的主要原因在于：非晶Si的响应曲线峰值在550nm附近，与CsI或者GOS的发光有着很好的匹配，但是用此组合存在一些问题：首先非晶Si光电二极管阵列的外量子效率(简称EQE)已经达到约80％@550nm，大幅度提升的空间很小；另外，闪烁体使用CsI:Tl或者Gd2O2S:Tb单晶方案，其光产额约为50000光子/MeV，考虑到在平板探测器中，上述两种闪烁体是以粉晶即多晶形式存在，缺陷密度较单晶高，导致其光产额较单晶低，约为35000光子/MeV，而通过调节化学组分及工艺也很难将现有闪烁体的光产额大幅提升，因此，现有的a-Si+CsI或者Gd2O2S组合下的平板探测器的探测效率(也称为灵敏度)大幅提升的空间不大，限制了在低剂量场景下的应用。近年来有机光电二极管(organicphotodiode，OPD)的研究取得了长足的发展，OPD的加工方法简单，使用溶液法涂布工艺，无需像素化处理，并且全程可在大气环境中完成无需高真空及等离子设备，简化工艺、降低成本；另外，如图11所示，OPD的响应光谱远宽于非晶Si，这就为闪烁体材料的选择提供了很大的选择空间，以取代GOS或者CsI，这种OPD+其他闪烁体的组合可以进一步细分X射线平板探测器的应用、形成差异化竞争，例如使用这种OPD+其他闪烁体的组合可以使探测器灵敏度更高、适用于一些低剂量的应用。
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间接型平板探测器及其制备方法，用于解决现有技术中X射线间接型平板探测器的灵敏度无法实现大幅度提升，从而限制其的低剂量应用等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种间接型平板探测器，所述间接型平板探测器包括：基底；下电极层，形成于所述基底上；有机转光层，形成于所述下电极层上，所述有机转光层的制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于所述P型有机光电材料和所述N型有机光电材料的有机溶剂；上电极层，形成于所述有机转光层上；封装层，形成于所述上电极层上，所述封装层由第一封装层与第二封装层交替堆叠至少2组形成，所述第一封装层的材料包括派瑞林或聚酰亚胺，所述第二封装层的材料包括氧化铝、二氧化硅或氮化硅；闪烁体层，形成于所述封装层上，所述闪烁体层的材料包括Ca1-xSrxI2或Ca1-xSrxI2:yEu2+，其中0≤x≤1，0.01％≤y≤5％。可选地，所述封装层由3组～5组所述第一封装层与所述第二封装层交替堆叠形成，所述第一封装层的厚度介于500nm～1000nm之间，所述第二封装层的厚度介于10nm～50nm之间。可选地，所述平板探测器还包括第一界面层及第二界面层，所述第一界面层位于所述有机转光层的上表面，所述第二界面层位于所述有机转光层的下表面；所述第一界面层的材料包括Se、MoO3、WO3、NiO、V2O5以及PEDOT:PSS中的至少一种，所述第二界面层的材料包括TiO2、ZnO、AZO、MZO、SnO2以及PEIE中的至少一种；所述第一界面层的厚度介于5nm～100nm之间，所述第二界面层的厚度介于10nm～100nm之间。可选地，所述P型有机光电材料包括P3HT以及PCPDTBT中的至少一种；所述N型有机光电材料包括PC61BM以及PC71BM中的至少一种；所述有机溶剂包括邻二甲苯、氯仿以及四氢萘中的至少一种；所述有机转光层的厚度介于100nm～2000nm之间。可选地，所述闪烁体层的材料包括CaI2、CaI2:yEu2+、SrI2、SrI2:yEu2+、Ca0.9Sr0.1I2或Ca0.9Sr0.1I2:yEu2+。本专利技术还提供一种间接型平板探测器的制备方法，该制备方法可制备上述间接型平板探测器，所述制备方法包括如下步骤：提供基底，并于所述基底上制备下电极层；将P型有机光电材料和N型有机光电材料溶于有机溶剂中以制备转光材料液，以基于所述转光材料液于所述下电极层上制备有机转光层；于所述有机转光层上制备上电极层；于所述上电极层上制备封装层，所述封装层由第一封装层与第二封装层交替堆叠至少2组形成，所述第一封装层的材料包括派瑞林或聚酰亚胺，所述第二封装层的材料包括氧化铝、二氧化硅或氮化硅；于所述封装层上制备闪烁体层，所述闪烁体层的材料包括Ca1-xSrxI2或Ca1-xSrxI2:yEu2+，其中0≤x≤1，0.01％≤y≤5％。可选地，形成所述下电极层后还包括形成第二界面层的步骤，所述第二界面层形成于所述有机转光层的下表面；形成所述有机转光层后还包括形成第一界面层的步骤，所述第一界面层形成于所述有机转光层的上表面。可选地，所述封装层由3组～5组所述第一封装层与所述第二封装层交替堆叠形成，所述第一封装层的厚度介于500nm～1000nm之间，所述第二封装层的厚度介于10nm～50nm之间。可选地，采用CVD工艺形成所述第一封装层；采用ALD工艺形成所述氧化铝材料的所述第二封装层；采用PVD工艺形成所述二氧化硅材料或所述氮化硅材料的所述第二封装层。可选地，采用热蒸镀工艺制备所述闪烁体层，热蒸镀的温度介于600℃～800℃之间。可选地，热蒸镀制备所述闪烁体层时，炉膛内通入还原性气体，所述还原性气体包括H2、CH4及NH3中的至少一种。可选地，所述还原性气体为H2，所述炉膛内同时还通入N2，且所述H2的体积占混合气体的5％～75％之间。可选地，炉膛内通入所述还原性气体的流量介于10cc/min～100cc/min之间。可选地，热蒸镀制备Ca1-xSrxI2的所述闪烁体层使用的主体原料包括CaI2及SrI2；蒸镀制备Ca1-xSrxI2:yEu2+的所述闪烁体层使用的主体原料包括CaI2、SrI2及EuI2。可选地，热蒸镀制备所述闪烁体层时还包括补偿原料，所述补偿原料为单质I2，且所述补偿原料与所述主体原料的质量比介于0.1％～0.5％之间。如上所述，本专利技术提供一种间接型平板探测器及其制备方法，采用有机转光层代替现有的非晶Si实现光电转换，由于有机转光层的响应光谱很宽，可将平板探测器感光层光响应拓宽至蓝光区域，且其在蓝光区域有着和550nm黄绿光相似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间接型平板探测器，其特征在于，所述间接型平板探测器包括：/n基底；/n下电极层，形成于所述基底上；/n有机转光层，形成于所述下电极层上，所述有机转光层的制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于所述P型有机光电材料和所述N型有机光电材料的有机溶剂；/n上电极层，形成于所述有机转光层上；/n封装层，形成于所述上电极层上，所述封装层由第一封装层与第二封装层交替堆叠至少2组形成，所述第一封装层的材料包括派瑞林或聚酰亚胺，所述第二封装层的材料包括氧化铝、二氧化硅或氮化硅；/n闪烁体层，形成于所述封装层上，所述闪烁体层的材料包括Ca

【技术特征摘要】
1.一种间接型平板探测器，其特征在于，所述间接型平板探测器包括：
基底；
下电极层，形成于所述基底上；
有机转光层，形成于所述下电极层上，所述有机转光层的制备原料包括P型有机光电材料、N型有机光电材料及用于溶于所述P型有机光电材料和所述N型有机光电材料的有机溶剂；
上电极层，形成于所述有机转光层上；
封装层，形成于所述上电极层上，所述封装层由第一封装层与第二封装层交替堆叠至少2组形成，所述第一封装层的材料包括派瑞林或聚酰亚胺，所述第二封装层的材料包括氧化铝、二氧化硅或氮化硅；
闪烁体层，形成于所述封装层上，所述闪烁体层的材料包括Ca1-xSrxI2或Ca1-xSrxI2:yEu2+，其中0≤x≤1，0.01％≤y≤5％。


2.根据权利要求1所述的间接型平板探测器，其特征在于：所述封装层由3组～5组所述第一封装层与所述第二封装层交替堆叠形成，所述第一封装层的厚度介于500nm～1000nm之间，所述第二封装层的厚度介于10nm～50nm之间。


3.根据权利要求1所述的间接型平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括第一界面层及第二界面层，所述第一界面层位于所述有机转光层的上表面，所述第二界面层位于所述有机转光层的下表面；所述第一界面层的材料包括Se、MoO3、WO3、NiO、V2O5以及PEDOT:PSS中的至少一种，所述第二界面层的材料包括TiO2、ZnO、AZO、MZO、SnO2以及PEIE中的至少一种；所述第一界面层的厚度介于5nm～100nm之间，所述第二界面层的厚度介于10nm～100nm之间。


4.根据权利要求1所述的间接型平板探测器，其特征在于：所述P型有机光电材料包括P3HT以及PCPDTBT中的至少一种；所述N型有机光电材料包括PC61BM以及PC71BM中的至少一种；所述有机溶剂包括邻二甲苯、氯仿以及四氢萘中的至少一种；所述有机转光层的厚度介于100nm～2000nm之间。


5.根据权利要求1所述的间接型平板探测器，其特征在于：所述闪烁体层的材料包括CaI2、CaI2:yEu2+、SrI2、SrI2:yEu2+、Ca0.9Sr0.1I2或Ca0.9Sr0.1I2:yEu2+。


6.一种间接型平板探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供基底，并于所述基底上制备下电极层；
将P型有机光电材料和N型有机光电材料溶于有机溶剂中以制备转光材料液，以基于所述转光材料液于所述下电极层上制备有机转光层；
于所述有机转光层上制备上电极层；
于所述上电极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏德，金利波，
申请(专利权)人：奕瑞影像科技太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32