【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及x射线探测器，尤其涉及一种铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器及其制备方法。
技术介绍
1、x射线探测器被广泛应用于材料分析、工业产品探伤、安防、检测核辐射以及医学成像领域。x射线是一种短波长(0.01nm～10nm)、强穿透的电磁波，利用不同原子序数和密度的物质对x射线的吸收能力差异，通过x射线探测器检测x射线强度变化得到物体内部密度和原子序数分布信息，实现x射线成像。
2、钙钛矿材料在吸收高能x射线后会产生电子-空穴对，在材料两端施加外部电压之后，在外电路实现信号收集检测，后端电路对收集到的电信号进行处理和传输，最终传输至计算值处理系统中实现成像。钙钛矿材料在x射线照射后产生的电子-空穴会具有较低的载流子复合几率以及较高的载流子寿命和迁移率，稳定性好和灵敏度高也是钙钛矿x射线探测器具有广阔发展前景的原因之一。
3、甲脒铅碘钙钛矿材料制成的x射线探测器，具有窄带隙，长载流子寿命，较好的长期耐热性等优点，目前其主要发展障碍是材料本身的稳定性，在室温下，由黑色的钙钛矿相转变为黄色的非钙钛矿相，为了改善这一问题，有通过优化退火工艺增加材料的稳定性，但改善效果仍然有限。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种能有效维持黑色钙钛矿相、稳定性更高且性能更优的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，包括铋掺杂甲脒基钙钛矿材料和镀制在所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料两端的
3、进一步地，所述金属电极为金电极。
4、进一步地，铋替换铅的替换量不超过5％。
5、进一步地，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fabixpb1-xi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为晶圆。
6、进一步地，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为单晶。
7、本专利技术还提供上述铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器的制备方法，包括以下步骤：
8、(一)制备铋掺杂甲脒基钙钛矿材料；
9、(二)在铋掺杂甲脒基钙钛矿材料两端镀制金属电极。
10、进一步地，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fabixpb1-xi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为晶圆，fabixpb1-xi3晶圆的制备方法包括以下步骤：
11、(1)将碘化甲醚、碘化铋和碘化铅溶于γ-羟基丁酸内酯中，常温下搅拌至澄清，再进行过滤，得到前驱体溶液；
12、(2)将前驱体溶液置于预热至80℃的加热台上，以3℃/h的速率加热至100℃并保持8h，生长出多晶颗粒；
13、(3)将多晶颗粒取出放入预热至100～130℃的真空烘箱中，先抽真至-0.1mpa，然后在100～130℃温度下退火10h，得到fabixpb1-xi3多晶；
14、(4)将fabixpb1-xi3多晶研磨成粉末，然后压制成晶圆。
15、进一步地，x取值越低，压制成晶圆所用的压力越高，x为0.03时，压制压力4mpa。
16、进一步地，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为单晶，fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3单晶的制备方法包括以下步骤：
17、(1)将碘化甲醚、溴化甲基、溴化铯、溴化铅、碘化铅、碘化铋溶于加入γ-羟基丁酸内酯中，室温下剧烈搅拌24小时，再进行过滤，得到前驱体溶液；
18、(2)将前驱体溶液密封后转移到预热至60℃的烘箱中，以每小时5℃/h的速率升温至90℃并保持3h，随后以1.5℃/h的速率升温至110℃并保持12h，生长出fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3小单晶；
19、(3)将fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3小单晶取出放入新的前驱体溶液中，然后加热到100℃并保持两天，生长出fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3大单晶，如需更大尺寸单晶，则重复此过程；
20、(4)将fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3大单晶取出放入预热至110℃的真空烘箱中，先抽真至-0.1mpa，然后在110℃温度下退火10h。
21、进一步地，镀制金属电极采用真空蒸镀的方式，蒸镀金属au时，真空室气压为2×10-4pa，沉积金厚度为80nm。
22、本专利技术的有益效果体现在：
23、本专利技术通过将异价元素铋少量替换铅使其保持在黑色钙钛矿相中，使得材料的稳定性提高，不容易发生相变，维持甲脒铅碘的黑色钙钛矿相，保持其高性能，可以有效地增加甲脒基钙钛矿材料的稳定性，并且元素铋的高原子序数，使得其具有高x射线吸收系数，本专利技术制备的x射线探测器具有低且稳定的暗电流和射线响应，优于目前的纯甲脒基钙钛矿x射线探测器。
24、本次专利技术提供的x射线探测器制备方法通过逆温度梯度生长结晶，工艺简单，使用的原料环境友好，获取方便且成本低，本专利技术制备过程设置了退火步骤，在退火后由于晶格的膨胀和结构中陷阱数量的减少可使其黑色钙钛矿相维持更长时间。
25、本专利技术提供了单晶和晶圆两种器件构型的制备方法，且单晶制备过程可以根据需要重复在前驱体溶液中生长，制成不同尺寸单晶，能充分体现材料的最大特性，而将多晶研磨成粉末用来压制晶圆则可以根据自己的需要以及材料本身的性能制备任意大小，任意厚度的晶圆，用晶圆做成的x射线探测器除了方便储存，封装之外，也能够保持其单晶的特性，具有优异的射线相应和功能特性。
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1.铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器，其特征在于，包括铋掺杂甲脒基钙钛矿材料和镀制在所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料两端的金属电极，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料是由铋替换甲脒基钙钛矿材料中的部分铅而构成，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的器件构型为单晶或晶圆。
2.如权利要求1所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器，其特征在于，所述金属电极为金电极。
3.如权利要求1所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器，其特征在于，铋替换铅的替换量不超过5％。
4.如权利要求1或2所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为FABixPb1-xI3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为晶圆。
5.如权利要求1或2所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为FA0.85MA0.1Cs0.05Pb1-xBixI3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为单晶。
6.如权利要求1至5中任一项所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
7.如权利要求6中所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为FABixPb1-xI3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为晶圆，FABixPb1-xI3晶圆的制备方法包括以下步骤：
8.如权利要求7中所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器的制备方法，其特征在于，x取值越低，压制成晶圆所用的压力越高，x为0.03时，压制压力4MPa。
9.如权利要求6中所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器的制备方法，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为FA0.85MA0.1Cs0.05Pb1-xBixI3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为单晶，FA0.85MA0.1Cs0.05Pb1-xBixI3单晶的制备方法包括以下步骤：
10.如权利要求6中所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿X射线探测器的制备方法，其特征在于，镀制金属电极采用真空蒸镀的方式，蒸镀金属Au时，真空室气压为2×10-4Pa，沉积金厚度为80nm。
...【技术特征摘要】
1.铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，其特征在于，包括铋掺杂甲脒基钙钛矿材料和镀制在所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料两端的金属电极，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料是由铋替换甲脒基钙钛矿材料中的部分铅而构成，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的器件构型为单晶或晶圆。
2.如权利要求1所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，其特征在于，所述金属电极为金电极。
3.如权利要求1所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，其特征在于，铋替换铅的替换量不超过5％。
4.如权利要求1或2所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fabixpb1-xi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为晶圆。
5.如权利要求1或2所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器，其特征在于，所述铋掺杂甲脒基钙钛矿材料的结构式为fa0.85ma0.1cs0.05pb1-xbixi3，其中，x取值为0＜x≤0.5，材料的器件构型为单晶。
6.如权利要求1至5中任一项所述的铋掺杂甲脒基钙钛矿x射线探测器的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘旭，王震雨，叶加久，张辉，汪子涵，万长茂，陈风，
申请(专利权)人：合肥市旭熠科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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