本文介绍了一项关于柔性CsPbBr3钙钛矿薄膜在X射线检测中的应用研究，由Sixin Chen、Weiwei Liu、Meng Xu、Pan Shi和Menghua Zhu等作者共同完成，发表于2023年的《Journal of Materials Chemistry C》期刊上。该研究通过改进电喷雾（electrospray）方法，成功制备了大面积、高质量的柔性CsPbBr3钙钛矿薄膜，并展示了其在X射线检测中的优异性能。

研究背景与动机

X射线成像技术在医学成像、工业无损检测等领域具有广泛应用。然而，传统的平板X射线探测器在检测不规则或曲面物体时存在局限性，尤其是刚性探测器在医学应用中可能引起患者不适。因此，柔性X射线探测器因其优异的适应性受到了广泛关注。为了实现高效的X射线检测，需要制备大面积、均匀且厚度一致的检测薄膜。近年来，金属卤化物钙钛矿材料因其高吸收系数、长载流子寿命和低陷阱密度等特性，在X射线检测中表现出色。其中，全无机钙钛矿CsPbBr3因其优异的空气稳定性、低成本和高X射线光子收集效率，成为研究的重点。然而，制备大面积、无孔洞或裂纹的柔性CsPbBr3薄膜仍然是一个挑战。

研究方法与流程

本研究通过改进电喷雾方法，成功制备了5×5 cm²的柔性CsPbBr3薄膜。具体流程包括以下几个步骤：

1. 材料制备：将CsBr和PbBr2以1:1的摩尔比溶解在二甲基亚砜（DMSO）和二甲基甲酰胺（DMF）的混合溶剂中，配制前驱体溶液。通过优化溶剂比例和晶体生长温度，获得了高质量的CsPbBr3薄膜。

2. 电喷雾沉积：使用自组装的电喷雾设备，将前驱体溶液通过微自动注射泵注入注射器，并在高压下形成稳定的泰勒锥（Taylor cone）。聚酰亚胺（PI）基板放置在加热板上，通过控制温度和沉积时间，实现了薄膜的均匀沉积。

3. 薄膜表征与性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见-近红外光谱（UV-Vis-NIR）等手段对薄膜的形貌、晶体结构和光学性能进行了表征。此外，还组装了基于CsPbBr3薄膜的柔性X射线探测器，并测试了其电学性能和X射线检测性能。

主要结果

1. 薄膜形貌与晶体质量：通过优化溶剂比例和晶体生长温度，获得了无孔洞、无裂纹且晶粒排列均匀的CsPbBr3薄膜。SEM图像显示，薄膜表面平整，晶粒大小均匀，厚度约为3微米。

2. 光学性能：UV-Vis-NIR光谱显示，CsPbBr3薄膜的带隙为2.27 eV，适合用作辐射探测器以实现低噪声水平。

3. 电学性能与X射线检测性能：组装的柔性探测器在20 kVp X射线源下的灵敏度达到823.12 µC Gyair⁻¹ cm⁻²，检测限为14.61 nGyair s⁻¹。此外，探测器在长时间操作中表现出优异的稳定性，未出现明显的性能衰减。

结论与意义

本研究通过改进电喷雾方法，成功制备了大面积、高质量的柔性CsPbBr3薄膜，并展示了其在X射线检测中的优异性能。该薄膜具有高灵敏度、低检测限和优异的稳定性，展示了其在X射线成像、无损检测等领域的巨大应用潜力。此外，该研究为柔性光电设备的开发提供了新的思路和方法。

研究亮点

1. 创新性方法：通过改进电喷雾方法，成功制备了大面积、无缺陷的柔性CsPbBr3薄膜。
2. 优异的性能：薄膜在X射线检测中表现出高灵敏度和低检测限，展示了其在光电设备中的广泛应用前景。
3. 应用潜力：该研究为柔性X射线探测器的开发提供了新的技术路径，具有重要的科学和应用价值。

其他有价值的内容

本研究还详细探讨了溶剂比例、晶体生长温度等参数对薄膜质量的影响，为后续研究提供了重要的实验依据。此外，研究团队还通过理论计算和实验验证，深入分析了CsPbBr3薄膜的光学和电学性能，进一步揭示了其在X射线检测中的优异表现。

该研究不仅推动了柔性钙钛矿薄膜在X射线检测中的应用，还为相关领域的研究提供了重要的技术支持和理论指导。