一种非晶态金属卤化物X射线探测材料及其制备方法

本发明涉及x射线探测材料，尤其涉及一种非晶态金属卤化物x射线探测材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前，基于传统半导体材料的x射线探测器已经成功实现了商业化应用，例如硅，α锡，碲锌镉等。然而，随着对探测性能需求的不断提高，它们的市场地位已经摇摇欲坠，硅和α锡的x射线吸收能力较差、工作电压高；α锡的载流子迁移能力也较差导致其灵敏度较差；碲锌镉则需要通过高温且不经济的切克劳斯基或者布里奇曼法来制备。

2、幸运的是，基于金属卤化物单晶材料的x射线探测器近年来成为了逐渐升起的新星，由于其具有较高的x射线吸收效率，较长的载流子迁移距离，低的缺陷态密度，可以低温溶液法制备等优势，被认为是最有希望的替代者。然而，它也存在一些棘手的问题仍然迫切地希望被解决。具体可以总结为以下三个方面：1.离子迁移导致器件暗电流漂移严重，噪声大。金属卤化物本身为离子晶体结构，金属与卤素原子之间的化学键强度较弱，卤素原子容易在晶体内部发生迁移。在外加辐照和电场作用时，离子迁移更加显著，严重恶化器件性能。且离子迁移产生更多的晶体缺陷，形成连锁效应，加速材料的降解。2.高质量单晶制备技术门槛较高，且不具备普适性，易受人为因素和环境因素的影响。另外，部分单晶由于自身物理化学性质的局限性(如脆性、解理、易潮解、外形不规则等)，器件化难度较高。3.制备成本较高，包括经济成本和时间成本。高质量单晶制备通常需要极高纯度的化学药品，这无疑是更加昂贵的。此外，要想获得厘米级别的高质量单晶，通常需要数周或者数月的生长周期。

3、因此，迫切希望开发一种制备简单、经济高效、性能优异的新型金属卤化物x射线探测材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非晶态金属卤化物x射线探测材料及其制备方法，解决现有金属卤化物单晶材料的x射线探测器制备成本高、生长周期长的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种非晶态金属卤化物x射线探测材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将甲基三苯基卤化膦和金属卤化物混合，熔融反应，反应结束后进行淬火冷却，得到非晶态金属卤化物x射线探测材料。

5、优选的，在上述一种非晶态金属卤化物x射线探测材料中，所述金属卤化物为卤化铋、卤化铅或卤化锰。

6、优选的，在上述一种非晶态金属卤化物x射线探测材料中，所述甲基三苯基卤化膦和金属卤化物的质量比为1～3:0.5～3。

7、优选的，在上述一种非晶态金属卤化物x射线探测材料中，所述反应的温度为150～300℃，所述反应的时间为15～60min。

8、本发明还提供了一种非晶态金属卤化物x射线探测材料的制备方法制得的非晶态金属卤化物x射线探测材料。

9、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

10、(1)本发明利用离子液体在接近室温的温度时可以熔融并与其他物质充分进行化学反应的特点，创新地使用简单的熔融-淬火合成方法，避免了高温(>1000℃)和耗时且不经济的金属卤化物单晶制备工艺，获得了具有高纯度的新型非晶态金属卤化物x射线探测材料；

11、(2)本发明所述的制备方法通过简单的熔融-淬火方法实现，操作简单，制备时间短，重复性强；

12、(3)本发明能实现x射线探测材料的厚度和面积可控合成，且纯度高；

13、(4)本方法所述的制备方法具有通用性，简言之，在替换不同支链长度和卤素的组分时，制备方法总是可行的；

14、(5)本发明制备的x射线探测材料具有优异的x射线响应性能，最低探测极限为40.43ngy/s，满足医用领域要求低于5.5μgy/s的要求，灵敏度超过10000μc·gy-1·cm-2。

技术特征：

1.一种非晶态金属卤化物x射线探测材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的非晶态金属卤化物x射线探测材料，其特征在于，所述金属卤化物为卤化铋、卤化铅或卤化锰。

3.根据权利要求1或2所述的非晶态金属卤化物x射线探测材料，其特征在于，所述甲基三苯基卤化膦和金属卤化物的质量比为1～3:0.5～3。

4.根据权利要求3所述的非晶态金属卤化物x射线探测材料，其特征在于，所述反应的温度为150～300℃，所述反应的时间为15～60min。

5.权利要求1～4任一项所述的非晶态金属卤化物x射线探测材料的制备方法制得的非晶态金属卤化物x射线探测材料。

技术总结
本发明属于X射线探测材料技术领域，公开了一种非晶态金属卤化物X射线探测材料及其制备方法。该非晶态金属卤化物X射线探测材料的制备方法，包括以下步骤：将甲基三苯基卤化膦和金属卤化物混合，熔融反应，反应结束后进行淬火冷却，得到非晶态金属卤化物X射线探测材料。本发明利用离子液体在接近室温的温度时可以熔融并与其他物质充分进行化学反应的特点，创新地使用简单的熔融‑淬火合成方法，避免了高温(>1000℃)和耗时且不经济的金属卤化物单晶制备工艺，获得了具有高纯度的非晶态金属卤化物X射线探测材料。

技术研发人员：靳志文,许有奎
受保护的技术使用者：兰州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15