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Columnar Grain Growth of Lead-Free Double Perovskite Using Mist Deposition Method for Sensitive X-ray Detectors
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2021-06-17 , DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00331 Yuki Haruta 1 , Shinji Wada 1 , Takumi Ikenoue 1 , Masao Miyake 1 , Tetsuji Hirato 1
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2021-06-17 , DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00331 Yuki Haruta 1 , Shinji Wada 1 , Takumi Ikenoue 1 , Masao Miyake 1 , Tetsuji Hirato 1
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The sensitivity of X-ray detectors can be effectively improved by forming a columnar grain structure in the photoconductive layer, given that few grain boundaries exist across the direction of electron–hole pair collection. Herein, we demonstrate the fabrication of Cs2AgBiBr6 films with columnar grain structures using the mist deposition method. An X-ray detector based on a 92 μm-thick Cs2AgBiBr6 film with columnar grains exhibits a high sensitivity of 487 μC Gyair–1 cm–2, which is the highest among detectors based on Cs2AgBiBr6 polycrystalline thick films. To reveal the mechanism of columnar grain growth, we investigate the effects of deposition conditions, including the precursor solution concentration and substrate temperature. From the results, we conclude that the re-dissolution capability of the precursor solution is a key factor promoting the grain growth on the film surface, leading to columnar growth. Furthermore, we realize the columnar grain growth of a CH3NH3PbBr3 film to demonstrate the generality of the mist deposition method.
中文翻译：
用于灵敏 X 射线探测器的薄雾沉积法无铅双钙钛矿的柱状晶粒生长
鉴于在电子-空穴对收集方向上几乎不存在晶界，可以通过在光电导层中形成柱状晶粒结构来有效提高 X 射线探测器的灵敏度。在此，我们展示了使用雾沉积方法制造具有柱状晶粒结构的 Cs 2 AgBiBr 6薄膜。基于具有柱状晶粒的 92 μm 厚 Cs 2 AgBiBr 6薄膜的 X 射线探测器表现出 487 μC Gy air –1 cm –2的高灵敏度，这是基于 Cs 2 AgBiBr 6 的探测器中最高的多晶厚膜。为了揭示柱状晶粒生长的机制，我们研究了沉积条件的影响，包括前体溶液浓度和基板温度。从结果中，我们得出结论，前体溶液的再溶解能力是促进薄膜表面晶粒生长的关键因素，导致柱状生长。此外，我们实现了 CH 3 NH 3 PbBr 3薄膜的柱状晶粒生长，以证明雾沉积方法的通用性。
更新日期：2021-07-07
中文翻译：
用于灵敏 X 射线探测器的薄雾沉积法无铅双钙钛矿的柱状晶粒生长
鉴于在电子-空穴对收集方向上几乎不存在晶界，可以通过在光电导层中形成柱状晶粒结构来有效提高 X 射线探测器的灵敏度。在此，我们展示了使用雾沉积方法制造具有柱状晶粒结构的 Cs 2 AgBiBr 6薄膜。基于具有柱状晶粒的 92 μm 厚 Cs 2 AgBiBr 6薄膜的 X 射线探测器表现出 487 μC Gy air –1 cm –2的高灵敏度，这是基于 Cs 2 AgBiBr 6 的探测器中最高的多晶厚膜。为了揭示柱状晶粒生长的机制，我们研究了沉积条件的影响，包括前体溶液浓度和基板温度。从结果中，我们得出结论，前体溶液的再溶解能力是促进薄膜表面晶粒生长的关键因素，导致柱状生长。此外，我们实现了 CH 3 NH 3 PbBr 3薄膜的柱状晶粒生长，以证明雾沉积方法的通用性。
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