本发明公开了一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜及其制备方法和用途,该方法包括以下步骤:将卤化铵盐、卤化铅、氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子于溶剂中反应,得到前驱体凝胶;将前驱体凝胶涂覆于基底上,加热除去溶剂。本发明通过有机羧酸与有机胺制备的氨基羧酸盐,协同乙烯基酰胺类高分子添加剂制备杂化钙钛矿量子阵列薄膜,并将其用作直接型X射线影响探测器的量子阵列膜层。本发明提供的杂化钙钛矿量子阵列薄膜在保持二维杂化钙钛矿单阱宽分布和垂直基底取向的基础上通过对组分和制备工艺的调控增加了膜层厚度,基于其制备的直接型X射线探测器对X射线具有较高的吸收率,并且能够将载流子在量子阱中均匀传输到像素基底上,从而提高成像效果。
权利要求
1.一种杂化钙钛矿量子阵列薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将卤化铵盐(AX’)、卤化铅(PbX2)、氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子于溶剂中反应,得到前驱体凝胶;
(2)将步骤(1)得到的前驱体凝胶涂覆于基底上,加热除去溶剂后即得到所述杂化钙钛矿量子阵列薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述卤化铵盐(AX’)选自甲胺氢碘酸、甲脒氢碘酸、甲胺氢溴酸、甲脒氢溴酸、甲胺盐酸盐和甲脒盐酸盐中的任意一种或几种,优选为甲胺氢碘酸;
优选地,所述卤化铅(PbX2)选自碘化铅、溴化铅和氯化铅中的任意一种或几种,优选为碘化铅;
优选地,所述乙烯基酰胺类高分子选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲酰胺、聚乙烯己内酰胺和聚乙烯丙烯酰胺中的任意一种或几种,优选为聚乙烯吡咯烷酮;
优选地,所述溶剂为二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂;
优选地,所述溶剂为二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:4~4:1的混合溶剂,进一步优选为二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺体积比为2:3或1:4的混合溶剂。
X射线检测广泛应用于医学诊断、工业无损检测、安全监控、核反应监测等领域。目前的X射线探测器有间接型X射线探测器与直接型X射线探测器两种。其中,直接型X射线探测器由半导体活性层和薄膜晶体管像素阵列组成,原理为半导体活性层将穿过被测物体的X射线直接转化为电信号,通过收集电信号获取被测物体信息,通过后处理成像。电荷的横向漂移和散射会导致收集的信号失真,限制其应用。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
与现有技术相比,本发明存在以下优点:
(1)相对于现有技术仅适应500nm厚度的薄膜,提高薄膜厚度的话,会导致液膜溶剂在短时间内无法清除,薄膜质量下降的问题,本发明提供的杂化钙钛矿量子阵列薄膜,协同氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子与Pb
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的相互作用,实现了量子阱薄膜垂直于基底生长、阱宽均匀分布窄,且厚度可达到50μm以上,同时能够明显改善薄膜质量。其中,氨基羧酸盐是保证量子阱薄膜垂直取向的关键,乙烯基酰胺类高分子中羰基的协同作用则是构建50μm以上的均匀阱宽薄膜的关键。其制备的直接型X射线探测器,对X射线的吸收强,降低X射线成像过程中载流子的横向散射,实现定向传输,高效收集电信号。
(2)现有技术中,常规的热铸法中使用的高温退火使得液膜表层溶剂快速挥发,钙钛矿量子阱在表面优先结晶,形成致密的固体膜,使溶剂挥发通道关闭,底层溶剂无法挥发从而导致薄膜质量急剧下降。而本发明使用的程序升温利用长时间的低温干燥以及后续的高温退火,控制微米级液膜中溶剂的挥发,能够在较长时间下保证溶剂挥发通道,且由于氨基羧酸盐和乙烯基酰胺类高分子的抑制结晶作用,溶剂均匀挥发,最终构建垂直且阱宽均匀的高质量微米级薄膜。
技术合作
对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。