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黃勁松最新Nature:自供電鈣鈦礦光子計數(shù)探測器具有更好的能量分辨率

閱讀:1123        發(fā)布時間:2023/4/7
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主要內(nèi)容

金屬鹵化物鈣鈦礦(MHPs)已被成功地用于太陽能電池,、發(fā)光二極管,、光電探測器和太陽能燃料中,,將光子轉(zhuǎn)換為電荷,反之亦然,。

在這篇文章中,,北卡羅來納大學(xué)黃勁松團(tuán)隊展示了自供電的多晶鈣鈦礦光電探測器在光子計數(shù)方面可以與商用硅光電倍增管(SiPMs)相媲美。盡管深阱限制了電荷收集效率,,但鈣鈦礦光子計數(shù)探測器(PCDs)的光子計數(shù)能力主要由淺阱決定,。

在聚晶三碘化鉛甲基銨中發(fā)現(xiàn)了兩個能量深度分別為5.8±0.8(meV)和57.2±0.1 meV的淺圈閉,它們停留在晶界和表面,。結(jié)果表明,,二苯硫的晶粒尺寸增強(qiáng)和表面鈍化可以減少這些淺層圈閉。在室溫下,,它極大地抑制了暗計數(shù)率(DCR),,從每秒每平方毫米>20,000次計數(shù)(cps mm-2)降低到2 cps mm-2,對弱光的響應(yīng)比SiPMs更好,。該探測器實現(xiàn)了99.8%的脈沖探測概率和95±5%的內(nèi)量子效率,,對于幾百到幾億入射光子。鈣鈦礦PCDs能夠以比SiPMs更好的能量分辨率收集γ射線能譜,,并在高達(dá)85°C的高溫下保持性能,。鈣鈦礦探測器的零偏操作使噪聲和檢測性能無漂移。這項研究利用其特性,,開辟了鈣鈦礦光子計數(shù)的新應(yīng)用,。


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圖1:暗計數(shù)起源和光子計數(shù)性能


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圖2:抑制鈣鈦礦PCDs的DCR


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圖3:鈣鈦礦探測器光子計數(shù)性能


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圖4:鈣鈦礦PCDs與LaBr3:Ce閃爍體γ射線光譜性能耦合


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圖5:鈣鈦礦PCDs穩(wěn)定性


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擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖6:DCR的溫度相關(guān)性


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擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖11:PCDs與LaBr3:Ce閃爍體耦合收集光譜


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擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖12:鈣鈦礦PCDs與CsI(Tl)閃爍體耦合穩(wěn)定性研究

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