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卤化物钙钛矿厚膜是X射线探测与成像领域的有力候选材料。然而,软晶格、晶格失配及弱界面键合导致的残余应变易引发裂纹与分层,阻碍钙钛矿薄膜与薄膜晶体管(TFT)的集成。
本文中山大学王旭东等人提出将多功能天然分子(双没食子酸,DA)引入超声喷涂钙钛矿薄膜,实现了高效稳定的全空气加工X射线探测器。结果表明,DA丰富的官能团不仅增强了钙钛矿膜与基底的粘附性,提升了与TFT的集成能力,还可有效钝化缺陷。此外,该方法可调节钙钛矿的费米能级,形成界面势垒,显著降低暗电流。经DA修饰的器件获得了高达3.1×10⁵ μC Gy_air⁻¹ cm⁻²的灵敏度和低至39.8 nGy_air s⁻¹的检测限,同时大幅提升了耐辐照性能,在140 Gy_air X射线辐照后仍保持稳定。
基于DA修饰钙钛矿膜与TFT背板集成的平板探测器,成功在低剂量率下实现快速X射线成像(92 ms/帧,27.2 μGy_air s⁻¹,总剂量2.5 μGy_air)。本工作彰显了DA作为多功能分子工具在开发低剂量、高性能X射线成像系统方面的潜力。
研究亮点:
提出天然分子双没食子酸(DA)的多位点协同修饰策略,同步增强钙钛矿厚膜的粘附性、释放晶格应变、钝化缺陷并抑制离子迁移。
实现全空气加工钙钛矿X射线探测器的高性能突破,灵敏度达3.1×10⁵ μC Gy_air⁻¹ cm⁻²,检测限低至39.8 nGy_air s⁻¹,耐辐照剂量超过140 Gy_air。
成功演示低剂量快速X射线成像应用,DA修饰钙钛矿膜与TFT背板集成后,在总剂量仅2.5 μGy_air条件下实现92 ms/帧的清晰成像。
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C.-Y. Sheng, Y.-H. Huang, Y.-C. Fang, et al. “ Multi-Site Engineering Enables High-Performance and Stable Perovskite X-Ray Detectors.” Advanced Functional Materials (2026): e31472.
https://doi.org/10.1002/adfm.202531472
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