“源”察秋毫–Keithley在基于钙钛矿体系的粒子射线探测中的使用

半导体工程师 2024年08月22日 09:37 北京

钙钛矿

电离辐射如x射线和γ射线已被广泛研讨和使用于医学成像、射线无损检测、封建研讨等各个范畴。因此，用高敏捷度和低本钱的质料和装备来检测这种高能辐射好坏常紧张的。卤化物钙钛矿与商业硅(Si)和非晶硒(a-Se)比拟，具有光吸取系数大、电阻率大、泄电流小、迁徙率高、构成和加工简便等优点，成为辐射探测的有渴望的候选者[1] 。

基于钙钛矿体系的射线探测器比拟传统探测器具有以下几个主要上风：

高敏捷度

全无机金属卤化物钙钛矿具有高X射线衰减系数，可以好效吸取比如X射线，提高探测敏捷度。

直接转换

钙钛矿质料可以直接将X射线转换成电信号，制止了直接探测器中的二次光电转换，从而提高了光电转换听从。

天空间区分率

由于直接转换的特性，钙钛矿X射线探测器可以完成更高的空间区分率。

低辐射剂量

高敏捷度意味着可以在较低X射线剂量下取得明晰图像，有利于低落辐射风险。

优秀的载流子传输功能

钙钛矿质料具有高载流子迁徙率和长载流子寿命，有利于提高探测听从。

质料安定性

全无机钙钛矿比拟天然 – 无机杂化钙钛矿具有更好的安定性。

可调控性

钙钛矿质料的组分和布局可以机动调控，以顺应不同的使用需求。

制备工艺简便

比拟传统半导体质料，钙钛矿质料可以经过溶液法等简便工艺制备，有利于低落本钱和完成大面积制备。

基于钙钛矿体系的研讨主要包含质料开发、电极工程、能带工程等展开，目标为了研发射敏捷度更高、检测极限更低、呼应时间更快的器件。同时也在大面积工艺制备方面研讨，提高安定性和良率，并且做到情况友好无沾染，不休低落本钱，增速商用化历程。

Keithley

Tektronix/Keithley提供了专业高精度的电测仪器，广泛的使用于钙钛矿体系的研讨中，此中6514/6517B，用于暗电流的丈量，可对器件举行不同的偏压勉励，暗电流测试精度可到达aA量级；传统的钙钛矿Qe、开路电压、电路电流等可以使用光伏模仿体系丈量基本参数，使用2450系列的源表对全部电参数举行测试；在大范围钙钛矿探测器阵列的研讨中，还提供了2612B和3706，完成对阵列单位的寻址和高精度光生电流的探测，为大范围成像芯片提供计划架构和功能的富裕验证。

案例一

Heteroepitaxial passivation of Cs2AgBiBr6 wafers with suppressed ionic migration for X-ray imaging [2]

x射线探测器广泛使用于医学成像和产物检测。钙钛矿的卤化物在直接x射线探测中体现出精良的功能。但是，离子迁徙惹起较大的噪声和基线漂移，限定了检测和成像功能。该文的事情经过引入氧化溴化铋（BiOBr）作为异质外表钝化层制备（Cs2AgBiBr6）多晶片，克制离子迁徙。

该案例中接纳6517B对器件噪声即暗电流举行标准，如图e，为器件极限功能提供了富裕的测试余量，确保新器件的功能的准确表征（器件噪声密度距离6517B实践噪声密度有6个数目级）。

案例二

A Perovskite Photodetector Crossbar Array by Vapor Deposition for DynamicImaging [3]

光电探测器crossbar阵列的特性 : 关于静态成像，该阵列经过多通道扫描体系举行了测试。Keithley 3706A开关卡（Keithley 3730矩阵卡）用于选择行和列以确定要测试的像素，Keithley 2612B源表用于丈量电流与电压特性。

使用2612B测试的不同bias下器件电流的的呼应度；器件布局中表层blocking diode的特性曲线；

接纳3706和2612B完成对4X4阵列测试表现图。经过对不同器件的选通，排序的完成每一个钙钛矿器件光电流的收罗，最初举行图像处理及体现。

6517B

2612B

3706