[发明专利]含粘附促进中间层和软烧结钙钛矿活性层的X射线图像传感器

说明书

本发明涉及一种X射线检测器，特别地一种像素化平板X射线检测器，其使用半导体钙钛矿作为直接转化层，包括顶部电极、包含至少一种钙钛矿的光活性层和底部电极，其中X射线检测器还包括包含粘附促进添加剂的电子阻挡中间层和/或空穴阻挡中间层；以及涉及制造这种X射线检测器的方法。

技术领域

本发明涉及一种X射线检测器，特别地一种像素化平板X射线检测器，其使用半导体钙钛矿作为直接转化层，包括顶部电极、包含至少一种钙钛矿的光活性层和底部电极，其中X射线检测器还包括包含粘附促进添加剂的电子阻挡中间层和/或空穴阻挡中间层；以及涉及制造这种X射线检测器的方法。

背景技术

数字X射线检测器在医学诊断中发现了各种应用，并且通常以20x20cm²和43x43cm²之间的尺寸提供。现有技术的检测器基于非晶硅(间接转化)和非晶硒(直接转化)。

对于直接转化，X射线量子激发粒子，这导致形成电子/空穴对的形成。然后，一旦施加电场，这些电子/空穴对就可以迁移至电极，在该处它们可被检测到。硒中的X射线的直接转化通常用最高达1mm厚的层进行，该层在阻挡方向上在kV范围内被预充电。与可以更容易和更便宜地制备的间接转化检测器相比，直接转化器通常显示出增加的分辨率。

对于间接转化，X射线量子激发闪烁材料(例如CsI:Tl、铊掺杂的碘化铯或铽掺杂的硫氧化钆)，这导致可见光子的形成。然后，这些光子可以迁移至例如由例如负责光子电荷转化的α-Si光电二极管制成的堆叠光电检测器阵列。一旦施加电场，就可以在光电检测器电极处检测到这些电荷。

基于无机半导体的两种上述X射线检测器技术的替代方案是混合有机检测器，其通常由液体或粉末相制备。它们能够以高达43x43cm²和更大的尺寸容易地制造。通常，将无机吸收剂材料如量子点或闪烁体材料颗粒例如硫氧化钆引入到有机基质中。可以容易地将有机半导体由液体或粉末相施加到大的表面上，并且可以通过直接引入无机闪烁体材料来使光学串扰最小化。如今，市场上尚未出现混合X射线检测器。由于闪烁体中的光的各向同性发射，因此与直接转化器相比，间接转化器通常具有较差的分辨率。

特别地，直接转化X射线检测器通常通过直接在背板上生长活性材料来制备，例如通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)生长α-Se，或者通过在背板的顶上凸块接合(bump-bonding)活性材料来制备，例如CdTe或CZT(碲化镉锌)。两种方法都没有粘附问题，但是这些技术昂贵且耗时。通常使用的起始材料也是昂贵的，并且在晶体材料受限于最大晶片尺寸的情况下，如果不施加对接(butting)。

在这方面，半导体钙钛矿作为用于光伏(PV)、激光、LED和X射线检测的低成本材料而出现，如在例如以下中所公开：H.Wei等,“Sensitive X-ray detectors made ofmethylammonium lead tribromide perovskite single crystals”,Nature Photonics10,2016,第333–339页,doi:10.1038/nphoton.2016.41；S.Shrestha等,“High-performance direct conversion X-ray detectors based on sintered hybrid leadtriiodide perovskite wafers”,Nature Photonics 11,2017,第436-440页,doi:10.1038/nphoton.2017.94；以及S.Yakunin等,“Detection of X-ray photons bysolution-processed lead halide perovskites”,Nature Photonics 9,2015,第444-449页doi:10.1038/nphoton.2015.82。