热激活延迟荧光增强型钙钛矿闪烁体及其X射线探测器

摘要

金属卤化物钙钛矿材料具有极高的射线衰减系数和优良的光电性能,基于其制备的光电探测器和闪烁体已成功用于X射线和γ-射线探测.然而,充分吸收高能射线需要相对较厚的光吸收层,但所需的厚度对于溶液法制备的钙钛矿薄膜来说很难达到.在这项工作中,我们设计了一种复合型器件,其不需要厚的钙钛矿吸收层,而是利用高荧光效率的钙钛矿闪烁体和性能优良的钙钛矿薄膜光电探测器充分吸收和利用X射线,从而提高X射线探测性能.而考虑到钙钛矿闪烁体严重的自吸收,我们将CsPbBr3与含Cu(Ⅰ)的热激活延迟荧光配合物(MAC^(*))Cu(Cz)混合,有效地实现了下转换发光,最大限度地提高了辐射发光量子效率.与商业闪烁体相比,混合闪烁体还实现了更短的余辉.此外,我们系统地研究对比了CsPbIBr_(2)探测器以及复合型探测器的性能指标,发现复合型探测器对X射线的探测灵敏度有显著提高,并且能够实现在X射线下清晰的成像.这项工作为提高X射线探测性能提供了一种新的思路,在应用层面具有巨大的潜力.