今年4月份，“器械汇”报道了美国研究人员开发出一种基于钙钛矿的新型X射线探测器，其灵敏度比传统的硅探测器要高出几个数量级，且辐射和成本均大大降低。这种探测器能将X射线信号直接转换成电信号，因此具有很高的灵敏度和原位实时X射线光子跟踪能力，其灵敏度大约是硅器件的100倍，而且不需要电源。
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新型X射线探测器有望问世，已有多家厂商提前布局
近年来，钙钛矿材料由于其出色的光电性能、简易的处理方式和较低的研究门槛，成为材料和能源领域的一大研究热点。中国、美国、新加坡等国家都有科研团队在研究基于钙钛矿的X射线探测器，西门子医疗、三星等多家厂商也都考虑在自己下一代的产品中使用钙钛矿。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）官网报道，其下属的材料所（筹）光子信息与能源材料研究中心在基于钙钛矿的X射线探测器研发方面取得了新进展。
据深圳先进院官网介绍，有机金属钙钛矿MAPbBr3具备优异的载流子输运特性和重原子（铅、溴）组成架构，这种出色的电荷输运特性和结构特性是实现直接X射线转换的理想选择。
实现硅和钙钛矿的单片集成结构是将高性能钙钛矿X射线探测器推向大规模产业化的核心要点。
然而，简单的将整块钙钛矿与硅或硅基薄膜晶体管等结合会造成相邻像素间电信号的串扰，从而造成较低的空间分辨率。将钙钛矿图案化可以解决电信号的串扰问题，常见的图案化手段包括自下而上的光刻技术和激光划线等技术。
但是，光刻工艺中钙钛矿材料与有机溶剂接触后性能容易恶化，而激光划线工艺会造成钙钛矿材料的损伤和非晶化。
最重要的是，受限于工艺本身限制，以上制备手段获得的钙钛矿薄膜的厚度通常都是亚微米级别，厚度太薄而远远不足于吸收大部分X射线能量，从而造成较低的探测灵敏度。
鉴于此，深圳先进院研究团队采用深硅刻蚀和钙钛矿原位生长技术，成功实现了硅基集成、厚度达300微米的图案化钙钛矿。
▲硅基集成、图案化的钙钛矿直接型X射线平板探测器
一方面，相比传统平面结构，同轴硅钙钛矿的异质结构拥有更大的界面面积和更长的光生载流子寿命（更短的载流子输运时间），因而有效增强了X射线探测器的探测率。
另一方面，足够厚度（约300微米）的钙钛矿保证了X射线能量的充分吸收。
得益于此，研究团队获得了高灵敏度（高于商业化直接型X射线探测器α－Se一个量级）、快速响应（毫秒级别响应时间）、高分辨率（约0．5毫米）的硅基集成、像素化的直接型钙钛矿X射线平板探测器。
相关成发表于能源领域重要期刊Nano Energy。
同时，“器械汇”在论文作者中看到有两名作者来自深圳安健科技股份有限公司，其中一名是安健科技的创始人之一、现任董事长杜碧先生。
▲ 杜碧先生
安健科技成立于2002年，现有普放设备、超声、牙科CT三条产品线，2009年成为国内DR探测器龙头企业，2011年与中科院建成产学研联盟。安健科技与深圳先进院合作取得的这项研究成果，对于硅基钙钛矿直接型X射线平板探测器走向产业化具有重要借鉴意义。
