- 基本信息
收藏本专利| 专利权人 | 陕西师范大学 | ||||
| 专利名称 | 一种非金属有机钙钛矿低电压辐射探测器及其制备方法 | ||||
| 专利简介（摘要） | 本发明一种非金属有机钙钛矿低电压辐射探测器及其制备方法，所述制备方法，包括如下步骤，步骤1，培养尺寸不小于5*5*2mm的大尺寸非金属有机钙钛矿单晶；非金属有机钙钛矿单晶为ABX3的构型，其中，A为非金属单体三乙烯二胺DABCO，B为NH4+，X为Cl，Br或I；步骤2，将大尺寸非金属有机钙钛矿单晶进行清洗和单面剖光；步骤3，在抛光的一面沉积叉指电极，得到非金属有机钙钛矿单晶辐射器件。本发明的辐射探测器的工作原理和结构和金属基钙钛矿相似，但其本身的材料却是有机材料，因此材料结合了二者的优点，不再是共轭体系的有机材料且单晶生长比起有机相对简单，所有溶剂为水，无毒无害。 | ||||
| 专利类型 | 发明专利 | ||||
| 专利号 | 陕西师范大学 | 申请日 | 2020-1-14 | 有效期限 | 20年 |
| 技术领域 | 新材料技术, | ||||
| 解决的技术问题 | 当今X射线应用于医学、测试表征、安检、工业探伤等方面，与人们的生活息息相关。正因如此常见的使用X射线以及其强辐射和能量，促使人们开始思考它的危害，有关专家认为X射线穿过人体时会对人体产生轻度危害，引起人体生物大分子以及水分子的电离和激发反应，过量的X射线照射人体会影响生理机能，造成染色体异常，对人体生殖、神经和免疫系统造成直接伤害，是心血管疾病、糖尿病、癌变的主要诱导原因，同时还有概率使孕妇流产、不育、胎儿畸形等可能，可直接引起成年人的身体组织与骨骼发育，引起视力、记忆力下降和肝脏造血功能下降，严重者可导致视网膜脱落等。此外还会对信息安全造成隐患，过量的辐射会干扰周围其他电子设备，影响正常运作，所以专业人员都需配备放射线剂量测定装置，检测含量是否超标。 现有技术中，金属基钙钛矿如铅(MAPbI3)和铋(Cs2AgBiBr6)由于其具有较大的X射线衰减系数，在光电检测中占据主导地位。例如黄劲松老师报道了MAPbI3单晶检测器，灵敏度达到了80μC·Gyair-1cm-2，x射线检出限剂量为0.5μGyair·s-1。唐江老师报道的Cs2AgBiBr6单晶检出限可低至59.7nGyair·s-1。然而这些材料虽然具有很好的检出极限和响应灵敏度，但是材料也受限于其本身的金属，例如铅材料对人体危害极大，会对人体的神经、造血、消化、肾脏等多个系统造成危害，甚至会引起铅中毒，而且这种重金属不会随着人体代谢排出，沉积体内最终可能会导致更加严重的危害。其他的金属材料虽然没有铅的毒性，但是金属材料本身的相对原子序数比较大，导致其材料密度要比有机材料大很多，对于制备柔性可穿戴或者其他轻便的探测器会不太适用，且金属的开采以及材料的制备过程所需的成本很高，所用溶剂为DMF、DMSO等有毒溶剂，对环境也造成了一定的影响。 虽然有机材料是最有吸引力的替代品，这种材料质量轻、密度小，更加符合人体当量；现有技术中，有机材料的X射线探测器研究都集中于4-羟基氰基苯(4HCB)、1,8-萘酰亚胺(NTI)、1,5-二硝基萘(DNN)、四苯基丁等共轭分子单晶上。4HCB单晶探测器在500V时的灵敏度为170nC·Gy-1，NTI单晶探测器在500V时的灵敏度为42nC·Gy-1，基于DNN单晶的探测器在10V下的灵敏度达到6nC·mGy-1。这种材料的工作原理是利用共轭大π键进行了电子的传输，基于共轭有机物由于其x射线衰减系数较低，一个简短的电荷扩散长度和不同分子之间的低远程π共轭叠加使得X射线探测性质并不高，即灵敏度低和需要极高工作电压驱动，这种极高的工作电压从长远考虑在另一个方面再次造成了能源浪费和环境污染，且有机材料单晶的生长和制备一直都是一个难题，因此导致其始终无法应用于辐射探测领域。 | ||||
| 发明内容 | 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种非金属有机钙钛矿低电压辐射探测器及其制备方法，工作稳定、可达到低检出限、高灵敏度、低驱动电压从而节能减耗。 | ||||
| 技术效果 | 本发明的辐射探测器是一种介于金属基钙钛矿材料探测器和有机材料探测器之间的一种新型的探测器材料，它的工作原理和结构和金属基钙钛矿相似，但其本身的材料却是有机材料，因此材料结合了二者的优点，不再是共轭体系的有机材料且单晶生长比起有机相对简单，所有溶剂为水，无毒无害。由于其拥有钙钛矿材料的结构和性质，因此可直接在非金属钙钛矿单晶上设有叉指电极，由于单晶的稳定性和制备的便捷性无需使用电子传输层、空穴传输层、界面修饰层等结构，也无需使用任何衬底材料，所以辐射探测的器件制备工艺简单、无需复杂结构即可制备高效率低电压的探测器。其中，非金属有机钙钛矿晶体结晶质量很高且具有比传统有机材料高很多的载流子扩散长度和迁移率，厚度为2mm的晶体对X射线的衰减为87％，比硅高4倍，比报道的有机材料高出20倍，其在50V偏压下的灵敏度比Cs2AgBiBr6还高，这种材料的部分性质超过了金属基和有机材料，作为一种介于两者之间的新材料，有很大的潜力和空间。 进一步的，通过采用连续降温法快速生长的方法，所用溶液浓度大，生长所需原料溶解均匀，增加生长周期和对生长条件的精细控制，很容易制备大尺寸形状规则，半高峰宽极窄，质量高的非金属有机钙钛矿单晶。方法工艺简单，可操作性强，生长条件温和，所需溶剂无毒无害，节能环保，设备要求成本低，成功率高，生长单晶速度快，缺陷少，稳定性好，所得单晶可达到大于5*5*2mm的大尺寸等优点。从而促进对非金属有机钙钛矿辐射探测器、铁电、非线性光学材料等领域的基础理论研究。 | ||||
| 专利交易方式 | 转让 | ||||
| 预计交易额 | 面议元 | ||||
| 联系人 | 石老师 | 电话 | 0288406466809 | ||
| 邮箱 | xafmxh1@126.com | ||||
| 备 注 | |||||