西安電子科技大學(xué)張春福&朱衛(wèi)東&巴延雙綜述：用于高性能直接X射線檢測的毫米級(jí)多晶鈣鈦礦

毫米厚度的多晶金屬鹵化物鈣鈦礦（Millimeter-thickness polycrystalline metal halide perovskite, MPMHP）具有高載流子壽命積、強(qiáng)X射線吸收能力、低電子-空穴對(duì)產(chǎn)生能量、出色的電荷傳輸性能以及集成潛力，是制備高性能X射線探測器的優(yōu)異候選材料。因此，總結(jié)MPMHP的X射線探測器和成像器的最新進(jìn)展和未來前景是具有重要意義的。此外，MHP材料的穩(wěn)定性仍然是其工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵障礙，總結(jié)其穩(wěn)定性表現(xiàn)對(duì)于MPMHP X射線探測器的發(fā)展同樣有著重要支撐作用。

近期，西安電子科技大學(xué)張春福團(tuán)隊(duì)全面回顧了MPMHP X射線探測器的研究進(jìn)展。從厚膜與多晶片兩種材料體系，系統(tǒng)分析了MPMHP材料的合成與X射線探測性能；從單像素、線陣以及平板陣列成像三種成像方案，總結(jié)了MPMHP X射線探測器的成像應(yīng)用結(jié)果；從長期開啟、持續(xù)開關(guān)與長時(shí)間存儲(chǔ)穩(wěn)定性三種測試模式，總結(jié)了穩(wěn)定性表征方案。最后強(qiáng)調(diào)了MPMHP X射線探測器所面臨的關(guān)鍵問題，并對(duì)其未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

要點(diǎn)1：總結(jié)了MPMHP X射線探測器的研究進(jìn)展

系統(tǒng)回顧了MPMHP厚膜與多晶片的制備技術(shù)，包括溶液法、懸浮液涂覆、熱壓燒結(jié)、固相燒結(jié)、熔融法等。多晶鈣鈦礦具有高衰減系數(shù)、高μτ值和低成本制備等優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)厚度以提升X射線吸收效率。強(qiáng)調(diào)了其靈活的制備工藝使其具備與單晶相近或更高的探測性能，如高靈敏度（>104–105 μC Gyair-1cm-2）和低檢測限（~0.1 nGyair s-1級(jí)別），并總結(jié)了通過缺陷鈍化、成分調(diào)控、熱壓重構(gòu)及異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑等策略提升材料電學(xué)性能和抑制離子遷移的進(jìn)展。

要點(diǎn)2：總結(jié)了MPMHP X射線探測器的成像結(jié)果

總結(jié)了單像素、線陣與平板陣列三類MPMHP成像方案。單像素與線陣適用于安檢等掃描類應(yīng)用，但存在成像速度與分辨率限制。平板陣列是未來重要的探索方向，需要將大面積、低溫制備的鈣鈦礦吸收層與TFT/CMOS背板進(jìn)行集成。強(qiáng)調(diào)了厚膜可直接低溫涂覆，而晶圓需以“先制備后貼合”方式集成。多篇研究已實(shí)現(xiàn)高分辨率（>3–6 lp/mm）、低劑量成像，成功展示電子元件、生物組織等高質(zhì)量圖像，驗(yàn)證了MPMHP在高性能平板探測器中的潛力。

要點(diǎn)3：總結(jié)了MPMHP X射線探測器的穩(wěn)定性結(jié)果

指出MPMHP在濕度、氧氣、偏壓與輻照下的穩(wěn)定性仍是產(chǎn)業(yè)化瓶頸，測試環(huán)境應(yīng)包括長時(shí)間照射、連續(xù)開關(guān)響應(yīng)和存儲(chǔ)穩(wěn)定性。部分器件已展示數(shù)千秒穩(wěn)定的開關(guān)響應(yīng)與長時(shí)間開啟響應(yīng)，甚至超1年的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。

總結(jié)全文，作者認(rèn)為材料后處理、界面工程、檢測校準(zhǔn)規(guī)范、背板界面研究等方向的推進(jìn)，對(duì)獲取高性能、穩(wěn)定、可商用的MPMHP X射線探測與成像系統(tǒng)具有重要意義。相關(guān)討論以“A Review on Millimeter-Thickness Polycrystalline Perovskite for High-Performance Direct X-Ray Detection”為題發(fā)表于期刊Advanced Sensor Research。更多研究細(xì)節(jié)請(qǐng)參考文末全文鏈接。

論文信息：Yanshuang Ba, Weidong Zhu, Chunfu Zhang, Yue Hao, A Review on Millimeter-Thickness Polycrystalline Perovskite for High-Performance Direct X-Ray Detection. Adv. Sensor Res.,2025, e00114.

DOI: 10.1002/adsr.202500114

全文鏈接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsr.202500114

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