【“源”察秋毫系列】Keithley 在基于钙钛矿体系的粒子射线探测中的运行

【导读】 电离辐射如x射线和γ射线已被宽泛钻研和运行于医学成像、射线无损检测、迷信钻研等各个畛域。因此，用高灵敏度和低老本的资料和设施来检测这种高能辐射是十分关键的。卤化物钙钛矿与商业硅(Si)和非晶硒(a-Se)相比，具备光排汇系数大、电阻率大、漏电流小、迁徙率高、分解和加工方便等好处，成为辐射探测的有宿愿的候选者。

电离辐射如x射线和γ射线已被宽泛钻研和运行于医学成像、射线无损检测、迷信钻研等各个畛域。

因此，用高灵敏度和低老本的资料和设施来检测这种高能辐射是十分关键的。卤化物钙钛矿与商业硅(Si)和非晶硒(a-Se)相比，具备光排汇系数大、电阻率大、漏电流小、迁徙率高、分解和加工方便等好处，成为辐射探测的有宿愿的候选者。

基于钙钛矿体系的射线探测器相比传统探测用具备以下几个关键好处：

● 高灵敏度：全无机金属卤化物钙钛矿具备高 X 射线衰减系数，能够有效排汇例如 X 射线，提高探测灵敏度。

●直接转换：钙钛矿资料可以直接将 X 射线转换成电信号，防止了直接探测器中的二次光电转换，从而提高了光电转换效率。

●空中间分辨率：因为直接转换的个性，钙钛矿 X 射线探测器可以成功更高的空间分辨率。

●低辐射剂量：高灵敏度象征着可以在较低的 X 射线剂量下取得明晰图像，无利于降落辐射危险。

●优秀的载流子传输性能：钙钛矿资料具备高载流子迁徙率和长载流子寿命，无利于提高探测效率。

●资料稳固性：全无机钙钛矿相比无机 - 无机杂化钙钛矿具备更好的稳固性。

●可调控性：钙钛矿资料的组分和结构可以灵敏调控，以顺应不同的运行需求。

● 制备工艺方便：相比传统半导体资料，钙钛矿资料可以经过溶液法等方便工艺制备，无利于降落老本和成功大面积制备。

基于钙钛矿体系的钻研关键包括资料开发、电极工程、能带工程等展开，指标为了研收回灵敏度更高、检测极限更低、照应期间更快的器件。同时也在大面积工艺制备方面钻研，提高稳固性和良率，并且做到环境友好无污染，不时降落老本，减速商用化进程。

Tektronix/Keithley提供了专业高精度的电测仪器，宽泛的运行于钙钛矿体系的钻研中，其中6514/6517B，用于暗电流的测量，可对器件启动不同的偏压处罚，暗电流测试精度可到达 aA 量级；传统的钙钛矿 Qe、开路电压、电路电流等可以应用光伏模拟系统测量基本参数，应用 2450 系列的源表对所有电参数启动测试；在大规模钙钛矿探测器阵列的钻研中，还提供了 2612B 和 3706，成功对阵列单元的寻址和高精度光生电流的探测，为大规模成像芯片提供设计架构和性能的充沛验证。

案例一：异质外延钝化 Cs2AgBiBr6 晶片以克服离子迁徙，用于 X 射线成像

x射线探测器宽泛运行于医学成像和产品检测。钙钛矿的卤化物在直接 x 射线探测中体现出优秀的性能。但是 , 离子迁徙惹起较大的噪声和基线漂移，限度了检测和成像性能。该文的上班经过引入氧化溴化铋 (BiOBr) 作为异质外延钝化层制备 (Cs2AgBiBr6) 多晶片，克服离子迁徙。

该案例中驳回 6517B 对器件噪声即暗电流启动规范，如图 e，为器件极限性能提供了短缺的测试余量，确保新器件的性能的准确表征（器件噪声密度距离 6517B 实践噪声密度有 6 个数量级）。

案例二：经过蒸气堆积法制备的钙钛矿光电探测器交叉阵列，用于灵活成像

光电探测器 crossbar 阵列的个性: 关于静态成像，该阵列经过多通道扫描系统启动了测试。Keithley 3706A开关卡 (Keithley 3730矩阵卡)用于选用行和列以确定要测试的像素，Keithley 2612B源表用于测量电流与电压个性。

经常使用 2612B 测试的不同 bias 下器件电流的的照应度；器件结构中下层 blocking diode 的 个性曲线；

驳回 3706 和 2612B 成功对 4X4 阵列测试示用意。经过对不同器件的选通，顺序的成功每一个钙钛矿器件光电流的采集，最后启动图像处置及显示。

吉时利仪器在此运行中好处特色：

1. 6517B多配置仪器，测量高输入阻抗、低电流(<1pA)、电荷和高电阻的电压，超出了传统数字万用表的才干。电阻测量高达 1016Ω;内置±1kV电压源，具备偏压扫描才干;

2.2612B系列源表高精度双通道源表，双通道高精的才干，100nV电压分辨率、100fA电流分辨率。

3.3706矩阵开关，具备高性能系统开关，紧凑的2U高外壳中可以蕴含6个插卡插槽，可轻松满足中高通道数运行的需求，成功密集成的开关和测量处置打算。

4.TSP-Link程控接口，内置处置器使得智能仪器成为或者，存储TSP脚本到仪器外部，仪器自主成功测试，缩小与上位机的总线通讯期间，提高吞吐量，关于大量量的消费线尤为关键。

关于泰克科技

泰克公司总部位于美国俄勒冈州毕佛顿市，努力提供翻新、准确、操作简便的测试、测量和监测处置打算，处置各种疑问，监禁洞察力，推进翻新才干。70多年来，泰克不时走在数字时代前沿。

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