高感度X線撮像のためのハイブリッドペロブスカイト単結晶と異種基板のモノリシック集積

新しいオプトエレクトロニクス材料と確立された安価なシリコン回路のモノリシック集積は、新たな応用や機能、単純で容易な読み出しにつながりつつある。今回我々は、低温での簡単な溶液処理による分子結合によって、シリコンウエハーを含むほぼあらゆる基板に、ハイブリッドペロブスカイトの単結晶を集積できることを示す。臭素化した3–アミノプロピルトリエトキシシラン分子は、シリコンの自然酸化物に結合するとともに、その臭化アンモニウム基によってペロブスカイト結晶に加わり、機械的かつ電気的に堅固に結合する。結合した分子の双極子によって、信号強度を保ったまま、デバイスの雑音が減少する。暗電流の減少によって、この検出器は高いバイアス電圧で動作でき、8keV X線の照射下で、2.1 × 10⁴µC Gy_air^-1 cm^-2という感度が得られた。この感度は、アモルファスセレン検出器の感度より1,000倍以上高い。ペロブスカイトのピクセル検出器とリニアアレイ検出器の両方によるX線撮像では、最先端のX線撮影システムと比較して、総線が15分の1から120分の1に減少する。