[发明专利]基于无铅钙钛矿单晶的核辐射探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于无铅钙钛矿单晶的核辐射探测器，自下而上包括前电极(1)、钙钛矿吸收层(2)和背电极(3)，其特征在于，钙钛矿吸收层(2)采用无铅钙钛矿晶体，用于除去有毒的铅元素，改善电荷传输性能，提高核辐射探测器的灵敏度，其厚度为1～20mm；

该无铅钙钛矿晶体为A₂BX₆或A₂CC’X₆，其中：A为Cs、Rb、Na和K中的任意一种；B为Sn和Ge中的任意一种；C为Ag、Au和Cu中的任意一种；C’为Bi、Sb和In中的任意一种；X为Cl、Br和I中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，前电极(1)是金、银、铜、镍、石墨烯、纳米碳管或碳电极中的任意一种，厚度为100～900nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，背电极(3)是金、银、铜、镍、石墨烯、纳米碳管或碳电极中的任意一种，厚度为100～900nm。

4.一种基于无铅钙钛矿单晶的核辐射探测器制备方法，其特征在于，包括如下：

1)将满足0.5～3.0M无铅钙钛矿A₂BX₆或A₂CC’X₆的两种或两种以上的前驱体盐溶于相应的溶剂中，得到无铅钙钛矿前驱体溶液；

2)将配制好的无铅钙钛矿前驱体溶液放置在烘箱中，采用降温生长法或逆温生长法或反溶剂生长法，生长出无铅钙钛矿晶体；

3)将无铅钙钛矿晶体上表面向下，放置于真空镀膜仪的掩膜版中，再将纯度99.9％以上的电极材料靶材放入真空镀膜仪的蒸发舟中，并将真空镀膜仪腔室的真空度抽至10^-4Pa以下，在无铅钙钛矿晶体的上表面蒸镀前电极；

4)将无铅钙钛矿晶体下表面向下，放置于真空镀膜仪的掩膜版中，再将纯度99.9％以上的电极材料靶材放入真空镀膜仪的蒸发舟中，并将真空镀膜仪腔室的真空度抽至10^-4Pa以下，在无铅钙钛矿晶体的上表面蒸镀背电极，完成核辐射探测器的制备。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，2)中烘箱的温度设置为10～150摄氏度，无铅钙钛矿前驱体溶液放置在烘箱中的时间为0.5～70天。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用降温生长法生长无铅钙钛矿单晶的工艺条件是：将装有无铅钙钛矿前驱体溶液的样品瓶放置于初始温度为70～150摄氏度的烘箱中，将烘箱温度以2～50摄氏度/天的速率降低至10～50摄氏度，然后继续放置0～4天，生长出钙钛矿单晶。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用逆温生长法生长无铅钙钛矿单晶的工艺条件是：将装有无铅钙钛矿前驱体溶液的样品瓶放置于初始温度为25～50摄氏度的烘箱中，将烘箱温度以2～50摄氏度/天的速率提高至70～150摄氏度，然后继续放置0～4天，生长出钙钛矿单晶。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，2)中采用反溶剂生长法生长无铅钙钛矿单晶的工艺条件是：将盛有无铅钙钛矿前驱体溶液的样品瓶保持开口状态，并放到封闭的装有反溶剂的封闭容器内，然后放入温度恒定为25～70摄氏度的烘箱中静置2-10天，使反溶剂不断扩散到前驱体溶液中，随之生长出钙钛矿单晶。