[发明专利]一种提高辐射探测性能的方法、对应的辐射探测器及制备

说明书

本发明公开了一种提高辐射探测性能的方法、对应的辐射探测器及制备，其中提高辐射探测性能的方法是向辐射探测器的辐射探测活性层中掺杂离子迁移惰性材料，由此提高该辐射探测活性层的辐射探测性能；离子迁移惰性材料优选为铋氧溴、氮化硼、单壁碳管中的至少一种；辐射探测活性层采用全无机钙钛矿，优选采用Cs₂AgBiBr₆。本发明通过对关键掺杂物(如掺杂物的具体种类及掺杂量)、相应辐射探测器制备方法的整体工艺流程设计及关键步骤所使用的参数条件(如退火工艺所采用的温度及时间等)进行改进，能够有效解决现有技术存在的工艺复杂、灵敏度低、环境污染和稳定性差等问题，以及灵敏度、工作偏压、稳定性和环境污染等指标不能兼顾问题。

技术领域

本发明属于射线成像探测器领域，尤其是以半导体材料制备的射线成像探测器技术领域，更具体地，涉及一种提高辐射探测性能的方法、对应的辐射探测器及制备，能够得到提高X射线及Gamma射线探测性能的探测器。

背景技术

射线成像技术是放射性射线(如X射线和γ射线等)作为媒介，获得以图像形式展现的检测对象的结构或功能信息，为相应行业提供各种对所观察对象进行诊断、检测和监测的技术手段，广泛应用于医疗卫生、公共安全和高端制造业等行业。探测器是射线成像设备的重要组成部分，用于探测放射性射线的探测器一般有气体探测器、闪烁探测器、半导体探测器等类型，其中半导体探测器能得到最好的能量分辨率。

半导体探测器是直接吸收放射性射线，通过光电效应、康普顿散射、电子对产生三种作用方式产生电子-空穴对，它们在外加电场中运动产生探测器的基本电信号。对于这样一种半导体辐射探测器，其吸光层根据不同的用处可以使用多种半导体材料，如硅(Si),非晶硒(a-Se)等，但这些材料存在需要加大偏压，工艺复杂，灵敏度低等缺点。现有的有机无机钙钛矿虽然具有高的灵敏度，高的迁移率和载流子寿命，但是存在有毒，稳定性相对较差等问题。随后发现的全无机钙钛矿Cs₂AgBiBr₆稳定无毒，但是由于存在离子迁移等问题，导致电学稳定性还有待提高。

因此，提高作为吸光层的钙钛矿材料的电学稳定性，实现稳定的辐射探测是非常迫切和必要的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种提高辐射探测性能的方法、对应的辐射探测器及制备，其中通过对关键掺杂物(如掺杂物的具体种类及掺杂量)、相应辐射探测器制备方法的整体工艺流程设计及关键步骤所使用的参数条件(如退火工艺所采用的温度及时间等)进行改进，能够有效解决现有技术存在的工艺复杂、灵敏度低、环境污染和稳定性差等问题，以及灵敏度、工作偏压、稳定性和环境污染等指标不能兼顾问题，获得高性能、无毒、稳定的半导体辐射探测器，并且本发明还通过对辐射探测活性层的厚度等参量进行优化控制，使其与掺杂物的掺杂量相配合，能进一步确保吸光层的电学稳定性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种提高辐射探测性能的方法，其特征在于，该方法是向辐射探测器的辐射探测活性层中掺杂离子迁移惰性材料，由此提高该辐射探测活性层的辐射探测性能；

所述离子迁移惰性材料优选为铋氧溴(BiOBr)、氮化硼(BN)、单壁碳管中的至少一种；

所述辐射探测活性层采用全无机钙钛矿，优选采用Cs₂AgBiBr₆。

作为本发明的进一步优选，所述离子迁移惰性材料的掺杂量占掺杂后全无机钙钛矿整体的质量分数为0.1-5％；

所述向辐射探测器的辐射探测活性层中掺杂离子迁移惰性材料，具体是将所述掺杂离子迁移惰性材料研磨充分，然后将其与所述全无机钙钛矿混合研磨充分，接着在空气中300～350℃退火处理，从而形成掺杂有离子迁移惰性材料的辐射探测活性层。