Heteroepitaxial passivation of Cs2AgBiBr6 wafers with suppressed ionic migration for X-ray imaging
Heteroepitaxial passivation of Cs2AgBiBr6 wafers with suppressed ionic migration for X-ray imaging
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用于 X 射线成像的 Cs2AgBiBr6 晶圆异质外延钝化，抑制离子迁移
DOI：
10.1038/s41467-019-09968-3
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发表时间：
2019-04
影响因子：
16.6
通讯作者：
Tang Jiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang Bo;Pan Weicheng;Wu Haodi;Niu Guangda;Yuan Jun-Hui;Xue Kan-Hao;Yin Lixiao;Du Xinyuan;Miao Xiang-Shui;Yang Xiaoquan;Xie Qingguo;Tang Jiang
X射线探测器广泛用于医学成像和产品检测。卤化物钙钛矿最近展示了用于直接X射线检测的优异性能。然而，离子迁移会导致较大的噪声和基线漂移，限制了探测和成像性能。在这里，我们在很大程度上消除了铯银溴化铋（Cs2 AgBiBr 6）多晶晶圆的离子迁移，通过引入溴氧化铋（BiOBr）作为异质外延钝化层。BiOBr和Cs2 AgBiBr 6之间的良好晶格匹配能够实现完全的缺陷钝化和抑制的离子迁移。因此，该探测器实现了出色的平衡性能，信号漂移比所有先前的研究低一个数量级，低噪声（无1/f噪声），250 µC戈伊air−1 cm-2的高灵敏度和4.9 lp mm−1的空间分辨率。通过等静压方法可以很容易地扩大晶片面积，加上异质外延钝化，增强了Cs2 AgBiBr 6基X射线探测器作为下一代X射线成像平板的竞争力。
X-ray detectors are broadly utilized in medical imaging and product inspection. Halide perovskites recently demonstrate excellent performance for direct X-ray detection. However, ionic migration causes large noise and baseline drift, limiting the detection and imaging performance. Here we largely eliminate the ionic migration in cesium silver bismuth bromide (Cs2AgBiBr6) polycrystalline wafers by introducing bismuth oxybromide (BiOBr) as heteroepitaxial passivation layers. Good lattice match between BiOBr and Cs2AgBiBr6 enables complete defect passivation and suppressed ionic migration. The detector hence achieves outstanding balanced performance with a signal drifting one order of magnitude lower than all previous studies, low noise (1/f noise free), a high sensitivity of 250 µC Gy air−1 cm–2, and a spatial resolution of 4.9 lp mm−1. The wafer area could be easily scaled up by the isostatic-pressing method, together with the heteroepitaxial passivation, strengthens the competitiveness of Cs2AgBiBr6-based X-ray detectors as next-generation X-ray imaging flat panels.
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