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0 中国科学技术大学微电子学院的研究团队，在胡芹特任研究员的带领下，近期在钙钛矿软X射线探测器件的研究上取得了显著进展。他们基于钙钛矿半导体薄膜的缺陷调控与PIN垂直型器件结构设计的创新策略，成功打造出了目前钙钛矿软X射线探测器中量子效率最高的器件。这一成果已在国际权威期刊《Advanced Materials》上发表，并被选为该期卷首插图，彰显其重要性。
X射线自1895年被发现以来，已在医疗、工业、安防等多个领域得到广泛应用。而软X射线波段(0.1-10 keV)的探测成像技术，在天文观测、生物成像及微纳加工等现代科学研究中发挥着至关重要的作用。随着我国深空探测技术和同步辐射大科学装置的快速发展，对高性能、高可靠性的软X射线探测器需求日益迫切。然而，当前软X射线图像传感器市场主要由国外厂商主导的硅基CCD器件占据，且硅基器件在软X射线吸收率、灵敏度及耐辐照性方面存在局限性。
钙钛矿半导体以其X射线吸收系数大、载流子寿命积高及制备成本低等优势，在软X射线探测领域展现出巨大潜力。然而，关于钙钛矿软X射线探测器的研究相对较少，且其量子效率等关键性能参数距离理论值仍有较大差距。针对此问题，研究团队首先优化了钙钛矿PIN垂直型光电二极管结构，结合光场分布模拟，最大化提升了钙钛矿活性层的光吸收效率。同时，采用纳米网络电极设计，有效减轻了上电极的遮挡，确保了载流子的高效提取与传输。此外，团队还构建了多维钙钛矿异质结，降低了钙钛矿半导体薄膜的缺陷，减少了载流子复合，进而降低了器件的暗电流，提高了光电响应性能。
最终，该器件在室温下达到了目前已知的钙钛矿软X射线探测器中的最高量子效率，各项性能参数已接近硅基商业化器件水平。基于该高性能器件结构，团队还成功制备了柔性基底上的软X射线探测器，并实现了曲面线性成像阵列。同时，团队还验证了钙钛矿器件在极端温度范围内的工作稳定性，为钙钛矿半导体光电器件在新一代柔性软X射线成像探测系统中的应用奠定了坚实基础。
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