科技日报记者 吴长锋
记者10月21日从中国科学技术大学获悉，该校微电子学院特任研究员胡芹课题组基于钙钛矿半导体薄膜缺陷调控和PIN垂直型器件结构设计策略，实现了目前钙钛矿软X射线探测器中的最高量子效率。相关成果日前发表在国际期刊《先进材料》上，并被选为卷首插图。
X射线已经被广泛应用于医疗诊断、工业探伤、安防安检等各个重要领域。而针对软X射线波段（0.1—10千电子伏特）的探测成像技术在现代科学研究中则扮演着至关重要的角色，其应用范围涵盖天文观测、生物成像、微纳加工等多个领域。当前软X射线图像传感器市场主要由国外厂商硅基器件占据，因此亟须开发具有我国自主知识产权的新型软X射线探测技术。由于钙钛矿半导体具有X射线吸收系数大、载流子寿命积高、制备成本低等突出优势，因此在软X射线探测方面具有巨大潜力。然而，目前关于钙钛矿软X射线探测器的研究还相对较少，且其在量子效率等关键性能参数上距离理论值还有较大差距。
针对上述问题，研究团队首先针对软X射线特点，结合光场分布模拟，优化了钙钛矿PIN垂直型光电二极管结构，最大化增加钙钛矿活性层的光吸收。随后，研发团队构筑了多维钙钛矿异质结，降低钙钛矿半导体薄膜缺陷，减小载流子复合的同时降低器件暗电流，提高光电响应。最终，该器件在室温下达到目前已知报道的钙钛矿软X射线探测器中的最高量子效率，且各项性能参数接近硅基商业化器件水平，且在基于同步辐射线站的高通量软X射线辐照下依然保持良好的稳定性。基于该高性能器件结构，团队还成功在柔性基底上制备了软X射线探测器，并实现了曲面线性成像阵列。
研究人员表示，这项研究证明了钙钛矿半导体光电器件在新一代适应复杂光学系统的柔性软X射线成像探测系统中的应用潜力。
（中国科学技术大学供图）
