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Ion Leakage Current Control for Polycrystalline Metal Halide Perovskite Direct X-ray Detectors
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2024-09-18 , DOI: 10.1021/acsami.4c10707 Ziyao Zhu 1, 2 , Huiwen Chen 1 , Weixiong Huang 1 , Bo Zhao 1 , Sheng Gao 1 , Yang He 1 , Gaokuo Zhong 1 , Xueqing Yang 3 , Xingzhu Wang 4 , Yunlong Li 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2024-09-18 , DOI: 10.1021/acsami.4c10707 Ziyao Zhu 1, 2 , Huiwen Chen 1 , Weixiong Huang 1 , Bo Zhao 1 , Sheng Gao 1 , Yang He 1 , Gaokuo Zhong 1 , Xueqing Yang 3 , Xingzhu Wang 4 , Yunlong Li 1
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Metal halide perovskites have emerged as promising materials for X-ray detection due to their high X-ray attenuation coefficients, defect tolerance, and suitability for large-area, low-temperature fabrication. However, the intrinsic high ion conductivity of these materials presents challenges, such as high dark current density and current drift, which impair the stability and sensitivity of perovskite X-ray detectors. This study introduces an approach to mitigating these issues by incorporating 2,2,3,3,3-pentafluoropropylamine hydrochloride (PFH) into polycrystalline MAPbI3–xClx films using a one-step blade-coating method. PFH aggregates at grain boundaries, raising local vacuum energy levels and passivating surface defects, thereby reducing ion conductivity without affecting electron conductivity. As a result, this approach significantly reduces the dark current and enhances sensitivity, achieving a low detection limit of 14.7 nGyair/s. Additionally, it improves signal stability, consistency, and response speed of the detector. These findings suggest that PFH is a promising additive for advancing the performance and practical application of polycrystalline metal halide perovskite-based X-ray detectors.
中文翻译：
多晶金属卤化物钙钛矿直接 X 射线探测器的离子泄漏电流控制
金属卤化物钙钛矿由于其高 X 射线衰减系数、缺陷容限以及大面积、低温制造的适用性，已成为用于 X 射线检测的有前途的材料。然而，这些材料固有的高离子电导率带来了挑战，例如高暗电流密度和电流漂移，这损害了钙钛矿X射线探测器的稳定性和灵敏度。本研究介绍了一种缓解这些问题的方法，即使用一步刮刀涂布法将 2,2,3,3,3-五氟丙胺盐酸盐 (PFH) 掺入多晶 MAPbI 3– x Cl x薄膜中。 PFH在晶界聚集，提高局部真空能级并钝化表面缺陷，从而降低离子电导率而不影响电子电导率。因此，该方法显着降低了暗电流并提高了灵敏度，实现了 14.7 nGy air /s 的低检测限。此外，它还提高了探测器的信号稳定性、一致性和响应速度。这些发现表明，PFH 是一种很有前景的添加剂，可提高基于钙钛矿的多晶金属卤化物 X 射线探测器的性能和实际应用。
更新日期：2024-09-21
中文翻译：
多晶金属卤化物钙钛矿直接 X 射线探测器的离子泄漏电流控制
金属卤化物钙钛矿由于其高 X 射线衰减系数、缺陷容限以及大面积、低温制造的适用性，已成为用于 X 射线检测的有前途的材料。然而，这些材料固有的高离子电导率带来了挑战，例如高暗电流密度和电流漂移，这损害了钙钛矿X射线探测器的稳定性和灵敏度。本研究介绍了一种缓解这些问题的方法，即使用一步刮刀涂布法将 2,2,3,3,3-五氟丙胺盐酸盐 (PFH) 掺入多晶 MAPbI 3– x Cl x薄膜中。 PFH在晶界聚集，提高局部真空能级并钝化表面缺陷，从而降低离子电导率而不影响电子电导率。因此，该方法显着降低了暗电流并提高了灵敏度，实现了 14.7 nGy air /s 的低检测限。此外，它还提高了探测器的信号稳定性、一致性和响应速度。这些发现表明，PFH 是一种很有前景的添加剂，可提高基于钙钛矿的多晶金属卤化物 X 射线探测器的性能和实际应用。
京公网安备 11010802027423号