Dion–Jacobson钙钛矿中的双功能缺陷钝化技术用于低剂量X射线探测与成像

低剂量X射线探测器性能优化：准二维Dion-Jacobson钙钛矿通过3-MTHFA-HCl双功能剂钝化晶界缺陷，实现灵敏度21 000 μC Gy?1 cm?2、检测限6.75 nGy?1 s?1，集成TFT背板形成平板探测器，在10 μGy?1剂量下达3.4 lp mm?2分辨率，适用于生物电子结构高对比成像。

　　

高性能、低剂量的X射线成像技术在医学诊断、安全筛查和工业检测中至关重要。近年来，钙钛矿材料在X射线成像领域受到了广泛关注。然而，晶界和界面处的缺陷会导致非辐射复合损失，从而降低设备的性能和稳定性。在此，我们开发了一种基于准二维Dion–Jacobson（DJ）钙钛矿的X射线探测器，并引入了3-甲基氨基四氢呋喃盐酸盐（3-MTHFA-HCl）这种医用中间体作为双功能试剂，用于钝化设备中的缺陷。由于该化合物具有富电子和缺电子官能团的多功能分子结构，能够有效钝化钙钛矿晶格中的路易斯酸缺陷和碘空位。因此，优化后的探测器在40伏低偏压下仍可实现约21,000 μC Gy_air^-1 cm^-2的惊人灵敏度和6.75 nGy_air^-1 s^-1的超低检测限。通过将钙钛矿与薄膜晶体管（TFT）背板集成，开发的平板X射线成像仪（FPXI）具有3.4 lp mm^-1的空间分辨率，在约10 μGy_air的低X射线剂量下提供高对比度成像。该设备能够捕捉植物和电子设备的复杂内部结构，凸显了FPXI在先进成像技术中的巨大应用潜力。