在上述降解过程的基础上，该团队进一步针对性地开发出胶体去胶工艺，通过提高薄膜质量、控制光刻胶剂量、胶体去胶等策略的协同作用，在抑制钙钛矿薄膜降解的同时去除了光刻胶诱导的降解层。

此外，他们还开发了 HBr 基的湿法刻蚀工艺，以实现图案的高洁净度刻蚀，使得最终的图形化钙钛矿膜具有单一的物相、致密的晶粒排布以及 773±16ns 的长载流子荧光寿命。

接着，研究人员受此启发改进了光刻图案化技术，并基于此成功制备了用于 X 射线检测的像素化 Cs2AgBiBr6 阵列。该器件实现 19118 ± 763 Gyair–1 cm–2 的高检测灵敏度，超过了 a‑Se 探测器，与铅基钙钛矿材料器件的性能不相上下。

图 | 图案化 Cs2AgBiBr6 钙钛矿薄膜的材料特性（来源：ACS Nano）

值得一提的是，该团队基于这种高质量的钙钛矿薄膜制备的平面插指结构阵列探测器件，不仅获得 19118 ± 763 Gyair–1 cm–2 灵敏度，还实现了 72.6 nGyair s–1 的探测下限。

而且，这种像素化 Cs2AgBiBr6 阵列 X 射线探测器还显示出对串扰电流的抑制，其空间频率在调制传递函数为 0.2 时提升了约 2.8 倍，从 2.7 增加至 7.8 lp mm–1，表现出较高的空间分辨率能力。

此外，该团队通过仿真与测试研究了基于 Cs2AgBiBr6 的像素化设备的 X 射线响应行为，证实了 Cs2AgBiBr6 在软和硬 X 射线范围内的高吸收系数超出了商业 Si 和 Se 材料，并证明了精确集成电极阵列上的图案化 Cs2AgBiBr6 薄膜可形成像素化器件。

总的来说，本次研究不仅提出了薄膜的致密晶粒排列、钙钛矿胶体表面清洗、HBr 改进刻蚀等一系列先进工艺，还带来了保持纯度相、形貌和光学性能的图案化 Cs2AgBiBr6 薄膜，以及具有良好像素电均匀性和遮挡物体成像能力的像素化 Cs2AgBiBr6 阵列 X 射线探测器。

据了解，该团队致力于高性能光电/X 射线探测器的基础研究与应用研究，先后在 Nature、Nature Electronics、Nature Communications 等知名期刊以及国际电子器件会议（International Electron Devices Meeting，简称 IEDM）等顶级学术会议上发表多篇论文。

此次，他们的研究有望推进基于 Cs2AgBiBr6 钙钛矿材料的高性能阵列 X 射线检测技术的发展。

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参考：

1.Guan-Hua Dun et al. Wafer-Scale Photolithography-Pixeled Pb-Free Perovskite X-ray Detectors. ACS Nano. （2022）https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01074返回搜狐，查看更多