北理工團隊在便攜式柔性X射線檢測系統(tǒng)方面取得重要進展
發(fā)布日期：2024-08-21 供稿：集成電路與電子學院 攝影：集成電路與電子學院
編輯：李曉雨 審核：薛正輝 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學集成電路與電子學院柔性電子器件與智造研究所在《Advanced Materials》上發(fā)表題為“Flexible single microwire X-ray detector with ultrahigh sensitivity for portable radiation detection system”的學術論文。論文報道了一種用于輻射檢測的便攜式柔性X射線探測系統(tǒng)，實現(xiàn)了在環(huán)境光下對低劑量X射線的有效監(jiān)測，并減弱了常規(guī)X射線探測器對封裝材料的依賴性，促進了X射線探測系統(tǒng)向柔性化、小型化方向發(fā)展。北京理工大學是第一單位，合作單位包括鄭州大學。北京理工大學博士后陳彥成為論文的第一作者，李營副教授、沈國震教授和鄭州大學單崇新教授為通訊作者。
直接將X射線轉換為電信號的柔性X射線探測器在醫(yī)學、工業(yè)、安全和科學研究等方面具有巨大的應用潛力。然而，目前基于半導體的直接型X射線探測器往往具有體積大、易碎、易受環(huán)境光干擾等缺點，阻礙了它們在柔性可穿戴電子器件領域中的應用。
本文報道了一種基于銦摻雜氧化鎵（Ga2O3:In）單根微米線的柔性日盲X射線探測器。得益于Ga2O3:In微米線較高的晶體質量、寬帶隙特征和較高的X射線吸收系數(shù)，所制備的Ag/Ga2O3:In/Ag探測器具有5.9×105μC Gyair-1 cm-2的超高靈敏度、67.4 nGyair s-1的檢測極限和低虛警率。另外，柔性器件在200 ℃的高溫下依然可以正常工作，具有優(yōu)異的工作穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定。最后，將該器件集成到便攜式X射線探測系統(tǒng)中，能夠實時監(jiān)測環(huán)境光中的X射線，預防X射線泄露所帶來的危害，并可以將監(jiān)測結果顯示在用戶的手機界面。
論文通過材料合成、實驗探究和理論驗證，制備了具有高靈敏度和低虛警率的柔性X射線探測器，實現(xiàn)了環(huán)境光下對X射線的實時監(jiān)測與預警。該研究為開發(fā)柔性、輕便、低虛警率的X射線探測系統(tǒng)提供了新的方案。
論文詳情：Flexible Single Microwire X-Ray Detector with UltrahighSensitivity for Portable Radiation Detection System. Adv. Mater. 2024, 2404656.
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202404656
附柔性電子器件與智造研究所及論文作者簡介：
柔性電子器件與智造研究所依托北京理工大學集成電路與電子學院、柔性電子校級平臺和損傷器官重構與再造重點實驗室，瞄準國際科技前沿與國家重大需求，圍繞柔性電子器件與系統(tǒng)，從半導體材料合成、工藝開發(fā)、設備研制、系統(tǒng)研制等方面開展系統(tǒng)的前沿基礎與應用研究。通過微電子、光電子、量子信息、力學、仿生、醫(yī)療等多學科領域深度交叉，面向柔性薄膜晶體管與應用、柔性光電器件與視覺芯片、柔性感知與智能機器人、仿生傳感器與健康醫(yī)療、柔性多功能集成系統(tǒng)的設計與應用等多個方面，努力打造國際一流、獨具特色的柔性智能電子研發(fā)與智造平臺。研究所目前已經形成了由國家級領軍人才為帶頭人，國家級青年人才等為骨干的學術隊伍。研究所多項科研成果在Nature/Science子刊等國際重要學術期刊上發(fā)表，并多次被Nature子刊、中央電視臺等學術與新聞媒體關注和報道。
李營，北京理工大學預聘副教授，博士生導師。主要研究方向為基于金屬鹵化物和氧化物的光電探測器及仿生視覺傳感器研究。以第一/通訊作者在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.，Light Sci. Appl.等期刊發(fā)表論文20余篇，論文總引用2000余次，ESI高被引論文3篇。
沈國震，北京理工大學集成電路與電子學院特聘教授、博士生導師，柔性電子器件與智造研究所所長，國家級領軍人才。長期從事低維半導體材料及相關柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學技術二等獎、中國材料研究學會科學技術一等獎等?，F(xiàn)任英國皇家化學會會士、中國材料研究學會理事。發(fā)表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過3萬，H-index為97。
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