Matter熔铸钙钛矿探测器突破：20 lp/mm高分辨、单光子计数，X射线成像迈入新时代

X射线医学成像的关键优势在于其探测精细特征的能力，这取决于探测器的空间分辨率与高探测效率。金属卤化物钙钛矿是一类新兴的半导体材料，具有超越现有直接转换和闪烁材料的潜力，其空间分辨率通常约为10 lp/mm。然而，将高质量钙钛矿层与读出阵列集成仍具挑战性。

本文瑞士苏黎世联邦理工学院Sergii Yakunin和Maksym V. Kovalenko等人演示了通过直接在图案化玻璃中介层上熔铸，制备厚层、大晶粒多晶CsPbBr₃薄膜的方法。所获得的阵列探测器在MTF20下表现出20 lp/mm的本征空间分辨率，探测效率达75.4%，且在低反向偏压下对22 keV X射线的噪声等效剂量低至约46个光子。这些特性使其在奈奎斯特频率下实现了20%的探测量子效率，展现出前所未有的电荷积分性能。单像素器件还实现了对γ辐射的单光子计数，能够分辨60 keV²⁴¹Am峰。

熔铸生长的CsPbBr₃薄膜因此独特地结合了探测效率、可扩展性和成本效益，为下一代低剂量、高分辨率的X射线成像提供了有力支持。

研究亮点：

1. 首创熔铸集成工艺：直接在图案化电极基板上熔铸CsPbBr₃，制备出150 μm厚、晶粒大、取向择优的高质量多晶薄膜，实现了钙钛矿传感层与读出阵列的高效集成。

2. 卓越的综合探测性能：探测器在1 V低偏压下，对22 keV X射线的平均探测效率达75.4%，电荷收集效率约85%，噪声等效剂量仅约46个光子（~179 nGy），同时实现了高达20 lp/mm的本征空间分辨率。

3. 具备单光子计数能力：单像素器件可对γ射线进行单光子计数，成功分辨出²⁴¹Am的60 keV能峰，能量分辨率达42%，展现了其在辐射探测与能谱分析中的应用潜力。

High-spatial-resolution, melt-cast perovskite X-ray imager

Bartosh, Vitalii et al.

Matter, Volume 0, Issue 0, 102600

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2590238525006435

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