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Low-Dose and Stable X-Ray Imaging Enabled by Low-Dimensional Dion-Jacobson Perovskites
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-03-21 , DOI: 10.1002/adfm.202402480 Deyu Xin 1 , Min Zhang 1 , Zhenghui Fan 1 , Yujie Yang 2 , Siyin Dong 1 , Lin Lei 3 , Wei Zhao 4 , Qianqian Lin 2 , Xiaojia Zheng 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-03-21 , DOI: 10.1002/adfm.202402480 Deyu Xin 1 , Min Zhang 1 , Zhenghui Fan 1 , Yujie Yang 2 , Siyin Dong 1 , Lin Lei 3 , Wei Zhao 4 , Qianqian Lin 2 , Xiaojia Zheng 1
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Metal halide perovskites have emerged as highly promising candidates for next-generation X-ray detectors due to their facile and low-cost processability, high attenuation coefficient, and tunable optoelectrical properties. In this work, quasi-2D Dion-Jacobson (DJ) perovskites are introduced in a flat panel X-ray imager (FPXI) for X-ray imaging. This study demonstrates that the diammonium interlayers in DJ perovskites play a key role in enhancing structural stability, suppressing ion migration, and improving charge transport. As a result, DJ perovskite-based X-ray FPXIs achieve a sensitivity of 18000 µC Gyair−1 cm−2, a low detection limit of 5.7 nGyair s−1, representing performance comparable to that of state-of-the-art 3D perovskite FPXIs. Thanks to the decrease in the signal crosstalk effect of the FPXIs, a high spatial resolution of 0.54 line-pair-per-pixel is achieved, which is higher than that of 3D perovskite FPXIs. Remarkably, high-quality X-ray imaging is achieved at a total dose of 20 µGyair, which is only 1/5 of the dose typically used in commercial equipment. This work not only provides valuable insights and guidance for the fabrication of 2D DJ perovskite X-ray detectors but also lays the groundwork for the adoption of high-performance, stable DJ perovskite imagers as novel flat-panel X-ray detectors.
中文翻译：
低维 Dion-Jacobson 钙钛矿实现低剂量、稳定的 X 射线成像
金属卤化物钙钛矿因其易于加工、低成本、高衰减系数和可调谐光电特性而成为下一代 X 射线探测器的极有前途的候选者。在这项工作中，准二维迪翁-雅各布森 (DJ) 钙钛矿被引入平板 X 射线成像仪 (FPXI) 中进行 X 射线成像。这项研究表明，DJ 钙钛矿中的二铵夹层在增强结构稳定性、抑制离子迁移和改善电荷传输方面发挥着关键作用。因此，基于 DJ 钙钛矿的 X 射线 FPXI 实现了 18000 µC Gy Air -1 cm -2的灵敏度，5.7 nGy Air s -1的低检测限，表现出与现有技术相当的性能。艺术 3D 钙钛矿 FPXI。由于FPXI信号串扰效应的降低，实现了每像素0.54线对的高空间分辨率，高于3D钙钛矿FPXI。值得注意的是，高质量的 X 射线成像是在 20 µGy空气总剂量下实现的，这仅为商业设备中通常使用的剂量的 1/5。这项工作不仅为二维 DJ 钙钛矿 X 射线探测器的制造提供了宝贵的见解和指导，而且为采用高性能、稳定的 DJ 钙钛矿成像仪作为新型平板 X 射线探测器奠定了基础。
更新日期：2024-03-21
中文翻译：
低维 Dion-Jacobson 钙钛矿实现低剂量、稳定的 X 射线成像
金属卤化物钙钛矿因其易于加工、低成本、高衰减系数和可调谐光电特性而成为下一代 X 射线探测器的极有前途的候选者。在这项工作中，准二维迪翁-雅各布森 (DJ) 钙钛矿被引入平板 X 射线成像仪 (FPXI) 中进行 X 射线成像。这项研究表明，DJ 钙钛矿中的二铵夹层在增强结构稳定性、抑制离子迁移和改善电荷传输方面发挥着关键作用。因此，基于 DJ 钙钛矿的 X 射线 FPXI 实现了 18000 µC Gy Air -1 cm -2的灵敏度，5.7 nGy Air s -1的低检测限，表现出与现有技术相当的性能。艺术 3D 钙钛矿 FPXI。由于FPXI信号串扰效应的降低，实现了每像素0.54线对的高空间分辨率，高于3D钙钛矿FPXI。值得注意的是，高质量的 X 射线成像是在 20 µGy空气总剂量下实现的，这仅为商业设备中通常使用的剂量的 1/5。这项工作不仅为二维 DJ 钙钛矿 X 射线探测器的制造提供了宝贵的见解和指导，而且为采用高性能、稳定的 DJ 钙钛矿成像仪作为新型平板 X 射线探测器奠定了基础。
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