近期，安健科技在國際知名一區(qū)Top刊物《Nano Energy》與《Nanotechnology》聯(lián)合署名發(fā)表兩篇重要研究成果，《Co-axial silicon/perovskite heterojunction arrays for high-performance direct-conversion pixelated X-ray detectors》和《High-performance x-ray source based on graphene oxide-coated Cu2S nanowires grown on copper film》，基于鈣鈦礦納米晶體像素化探測器展開研究，在上述研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)：透過硅基異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦量子點納米晶陣列將 X 射線光子信號直接轉(zhuǎn)換為電流信號，有效避免了將X射線光子轉(zhuǎn)換為可見光，再將可見光轉(zhuǎn)換為電子空穴對的過程，提高了量子探測效率。由于鈣鈦礦材料中含有 Pb 和 Br 原子具有高的原子序數(shù)，由此可實現(xiàn)毫米級的鈣鈦礦陣列厚度，保證具備強大的 X 射線吸收能力。與此同時，安健科技也著力在冷陰極球管布局，尤其關(guān)注冷陰極球管在便攜式，低成本，可靠性和穩(wěn)定性的不俗表現(xiàn)，立足為定義下一代X射線影像鏈建立技術(shù)壁壘。

▲

（安健科技聯(lián)合中科院深圳先進研究院發(fā)表鈣鈦礦最新研究成果和冷陰極材料最新進展）

不僅如此，鈣鈦礦的納米晶形態(tài)，極大的利于提高載流子的遷移率，相較于一般的非晶硒材料而言，鈣鈦礦的遷移率可高出數(shù)百倍。同時納米晶形態(tài)的載流子復(fù)合幾率小，具有較低的缺陷態(tài)密度，使得所制備的器件具有高的載流子收集效率，在X射線探測的靈敏度也能極大的超越非晶硒探測器。在探索新型直接探測器這條核心部件創(chuàng)新路上，安健科技早在2018年就已在知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略合作建立了護城河。

▲

（安健科技聯(lián)合中科院深圳先進研究院發(fā)表鈣鈦礦最新研究成果和冷陰極材料最新進展）

自德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，為人類的醫(yī)療診斷實踐帶來了革命性的變化，X射線也在醫(yī)療行業(yè)迎來了蓬勃的發(fā)展。

受制于關(guān)鍵材料的限制，傳統(tǒng)的 X 射線探測器主要依靠兩種能量轉(zhuǎn)換機制，一種是直接轉(zhuǎn)換機制，將 X 射線直接轉(zhuǎn)換成電流信號；另一種是間接轉(zhuǎn)換機制，通過閃爍體將 X 射線轉(zhuǎn)化為可見光，可見光再通過光電二極管陣列等轉(zhuǎn)化成為電流信號。這兩種能量轉(zhuǎn)換機制均存在著不少問題及挑戰(zhàn)：直接轉(zhuǎn)換機制中，常用的光電轉(zhuǎn)換材料為非晶硒，非晶硒 X 射線 DR 探測器中的活性層厚度比較薄，對 X 射線的吸收不高，量子探測效率低，且非晶態(tài)的硒制備困難，載流子傳輸特性較差，存在著器件制作成本和工作電壓高等問題；間接轉(zhuǎn)換機制中，使用的器件龐大笨重，且探測器中產(chǎn)生的可見光會有側(cè)向擴散現(xiàn)象，嚴重影響了探測器的空間分辨率。

而鈣鈦礦納米晶具有結(jié)晶性能好，純度高，穩(wěn)定性能好，載流子遷移率高，缺陷密度低，所制備器件的光電響應(yīng)速度快，器件暗電流小等一系列優(yōu)點，使其在光電探測領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。此外，相比于常用的碲鋅鎘半導(dǎo)體探測器制備時所需的高溫環(huán)境及復(fù)雜的表面拋光、鈍化等工藝，鈣鈦礦制造工藝相對簡單且成本更低，未來或?qū)⒊蔀?/strong>X射線探測器的主要材料。材料是射線探測器的核心，高性能的射線探測器依賴材料的綜合性能: 射線吸收系數(shù)、載流子遷移率、載流子壽命、(熱、化學(xué))穩(wěn)定性、帶隙、缺陷濃度等。因此, 開發(fā)綜合光電性能優(yōu)異的鹵化物鈣鈦礦材料是獲得高性能射線探測器的關(guān)鍵，進一步提升鈣鈦礦探測器的檢測劑量、靈敏度、信噪比、響應(yīng)時間和穩(wěn)定性等性能，將為射線探測器(強度探測、高清成像、能譜)的低成本、高效、原位集成提供了可能。在過去短短四年內(nèi), 鹵化物鈣鈦礦射線探測器在探測極限、靈敏度、能量分辨率等方面都取得了長足的進步, 部分性能指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)階段商用的半導(dǎo)體射線探測器，為今后設(shè)計綜合性能更優(yōu)異的射線探測器材料提供了新的機遇, 從而推動射線探測器在醫(yī)學(xué)成像、安防安檢和環(huán)境放射性檢測等領(lǐng)域的深入應(yīng)用。