[发明专利]一种双钙钛矿粒子探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双钙钛矿粒子探测器及其制备方法，从上至下依次包括：双钙钛矿单晶、光电放大器件，所述双钙钛矿单晶是通过A、B、C、X组成，所述双钙钛矿单晶分子结构式为A₂BCX₆，其中A为甲胺(MA)或苯乙基胺(PEA)或铯(Cs)，B为银(Ag)或钾(K)，C为铋(Bi)、锑(Sb)或铟(In)，X为卤族元素氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。所述双钙钛矿单晶材料选自Cs₂AgBiBr₆、MA₂AgBiBr₆、Cs₂KInCl₆和MA₂AgSbI₆中任一种。该类双钙钛矿材料可有效避免重金属铅对人体和环境的危害，且具有优异光电性能，能有效避免深能级缺陷的形成，晶体质量得到改善，光学性能极大提高；相比传统钙钛矿材料具有更好的稳定性，在空气中不易分解变质。

技术领域

本发明属于电离辐射探测技术领域，具体涉及一种双钙钛矿粒子探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机复合钙钛矿材料尤其是Pb-基有机-无机复合钙钛矿材料因为其优异的光学特性得到了广泛的关注。由于具有可调谐的光学带隙、较高的载流子迁移率、较高的外量子效率以及较长的载流子寿命和载流子扩散长度等优点，该类材料在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等领域中获得了广泛应用。尤其是在钙钛矿太阳能电池方面，经过近10年的发展，电池的光电转化效率已超过23％，展现了该类材料巨大的商业化应用潜质。日本科学家首次将有机-无机复合Pb基钙钛矿材料应用到量子点敏化太阳能电池中，并获得了3.8％的光电转化效率，再一次掀起了钙钛矿材料的研究热潮。尽管铅(Pb)基卤化物钙钛矿有这些优异的性能，但是，重金属Pb的毒性会危害生态环境和人体健康，因此研究低毒或无毒的环境友好型钙钛矿材料就显得至关重要。

本技术在于用双钙钛矿单晶将每一个粒子动能转化为一簇低能光子(能量在0.1电子伏特到20电子伏特)。此处粒子包括伽马光子、质子、阿尔法粒子、贝塔粒子、正电子。而发射的低能光子包括可见光光子、紫外光子和红外光子。低能光子被光电放大器件转化为电脉冲。单个电脉冲的电流积分值大于1纳库。

发明内容

本发明的目的是提出一种双钙钛矿单晶的粒子探测器及其制备方法，以解决含铅钙钛矿晶体对坏境和人体的危害作用。

根据本发明的一个方面，提供一种双钙钛矿单晶的粒子探测器，包括双钙钛矿单晶、光电放大器件，所述双钙钛矿单晶是通过A、B、C、X组成，所述双钙钛矿单晶分子结构式为A₂BCX₆，其中A为甲胺(MA)或苯乙基胺(PEA)或铯(Cs)，B为银(Ag)或钾(K)，C为铋(Bi)、锑(Sb)或铟(In)，X为卤族元素氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)；

优选地，所述双钙钛矿单晶材料具体为Cs₂AgBiBr₆、MA₂AgBiBr₆、Cs₂KInCl₆和MA₂AgSbI₆中的一种；

优选地，所述光电放大器件为包括光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)、硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)、雪崩型光电二极管(AvalanchePhotodiode,APD)、硅PIN光电二极管(Silicon PIN Diode,SPD)和微通道板光子放大器；

优选地，所述光电放大器件为端窗型光电放大器件。

根据本发明的另一方面，提供一种双钙钛矿粒子探测器的制备方法，包括如下步骤：