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用于α粒子能谱测量的钙钛矿CsPbBr3单晶探测器

DOI：10.1016/j.nima.2019.01.008 期刊：Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们首次报道了基于非对称接触CsPbBr3探测器实现的光谱型α粒子探测。通过布里奇曼法从熔体生长CsPbBr3单晶后制备了不同接触结构的探测器。其中In/CsPbBr3/Au探测器在1000 V/cm高电场下呈现低暗电流密度（~100 nA/cm2）和时序稳定性能，对57Co 122 keV γ射线展现出优异的能量分辨能力（半高宽约5.9 keV）。该探测器能同时解析241Am放射性同位素发出的α粒子（5.5 MeV）与γ射线（59.5 keV）特征峰?；讦亮Ｗ幽芷准岸杂ι仙奔浞植迹獾肅sPbBr3的电子与空穴迁移率分别为63和49 cm2/(V·s)，计算得出电子与空穴的迁移率-寿命积分别为4.5×10-4和9.5×10-4 cm2/V，表明空穴在CsPbBr3中具有更优的传输特性。本研究将钙钛矿探测器的应用范围拓展至带电辐射及高能X/γ射线领域，将为辐射探测用钙钛矿材料的后续研究提供重要指导。
作者： Yihui He，Zhifu Liu，Kyle M. McCall，Wenwen Lin，Duck Young Chung，Bruce W. Wessels，Mercouri G. Kanatzidis
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为了展示使用具有非对称接触的CsPbBr3探测器进行首次光谱学α粒子探测，并评估其在辐射探测应用中的传输特性。

研究成果

采用非对称接触结构的CsPbBr3探测器成功解析了241Am的α粒子和γ射线能谱，展现出优异的电荷传输特性——电子和空穴迁移率分别为63和49 cm2/(V·s)，μτ乘积分别为4.5×10??和9.5×10?? cm2/V。该研究证实了CsPbBr3在室温辐射探测中的应用潜力，并为未来通过减少陷阱中心、提升稳定性等优化方向提供了依据。

研究不足

探测器在正向偏压下显示出暗电流的时间不稳定性，且电子传输谱在低偏压处存在一个无法解释的隆起。电极覆盖不完全导致的边缘效应造成了谱线中的低能拖尾。CsPbBr3中的电子俘获效应尚未完全理解，需要进一步研究。

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