Szintillatoren mit organischer Photodetektions-Schale Die vorliegende Erfindung betrifft einen beschichteten

Szintillatorpartikel , wobei ein Szintillatorpartikel mit ei ^¬ nem photoaktiven Material umhüllt ist. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher beschichteter Szintillatorpartikel, einen Röntgendetektor, Gammadetektor oder UV-Detektor, in dem die beschichteten

Szintillatorpartikel verwendet werden, ein Verfahren zur Her ^¬ stellung eines solchen Röntgendetektors , Gammadetektors oder UV-Detektors sowie die Verwendung der beschichteten

Szintillatorpartikel zur Detektion von hochenergetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, Gamma- und/oder Röntgenstrahlung .

Stand der Technik Die Erfindung adressiert eine neuartige Herstellmethode für digitale Röntgendetektoren, wie sie u.a. in der medizinischen Diagnostik Anwendung finden. Die Größe dieser Detektoren beträgt in der Regel zwischen 20x20 cm ² und 43x43 cm ² . Den heu ^¬ tigen Stand der Technik stellen Detektoren auf Basis von amorphem Silizium (indirekte Wandlung) und amorphem Selen

(direkte Wandlung) dar. Die Prinzipien für direkte Wandlung (links) und indirekte Wandlung (rechts) sind in Figur 1 dar ^¬ gestellt. Bei der direkten Wandlung I regt ein Röntgenquant 1 ein Teilchen 2 an, wobei Elektron/Loch-Paare 2a, 2b erzeugt werden, die dann zu den Elektroden 4 (Anode bzw. Kathode, beispielsweise Pixel-Elektroden) wandern und dort detektiert werden. Bei der indirekten Wandlung II regt der Röntgenquant 1 das Teilchen 2 an, welches wiederum Strahlung 2 ^λ mit geringerer Energie (z.B. sichtbares Licht, UV- oder IR-Strahlung) abgibt, die dann mittels eines Photodetektors 3 (z.B. Photo ^¬ diode) detektiert wird. Indirekte Röntgenkonversion beinhaltet die Kombination einer Szintillatorschicht (z.B. Gd202S oder Csl mit unterschiedli ^¬ chen Dotierstoffen wir Terbium, Thallium, Europium, etc.; Schichtdicken typischerweise 0,1-1 mm) und eines Photodetek- tors (vorzugsweise Photodiode) . Die Emissionswellenlänge des Szintillatorlichtes durch Röntgenkonversion überdeckt mit der spektralen Empfindlichkeit des Photodetektors.

Im Fall der direkten Röntgenkonversion wird wiederum bei- spielsweise die Röntgenstrahlung direkt in Elektron/Loch Paare umgewandelt und diese elektronisch ausgelesen (z.B. amorphes Se) . Direkte Röntgenkonversion in Selen wird üblicherweise mit bis zu 1 mm dicken Schichten vorgenommen, die im kV-Bereich in Sperrrichtung vorgespannt sind. Während sich indirekt wandelnde Detektoren insbesondere aufgrund ihrer leichten und kostengünstigen Herstellbarkeit durchgesetzt ha ^¬ ben, weisen Direktwandler ein deutlich besseres Auflösungsvermögen auf. Eine Alternative zu den oben genannten Röntgendetektoren auf Basis von anorganischen Halbleitern stellen hybrid-organische Detektoren dar, welche bisher gewöhnlicherweise durch Applikation aus der Flüssigphase hergestellt werden. Dies ermög ^¬ licht insbesondere eine einfache Prozessierung auf großen Flächen von bis zu 43x43cm ² oder mehr. Die Herstellung der Detektoren umfasst gewöhnlich das Einbringen der anorganischen Absorbermaterialien wie z.B. typischen

Szintillatormaterialien in eine organische Matrix. Organische Halbleiter können aus der Flüssigphase leicht auf große Flä- chen appliziert werden, und durch die direkte Einmischung der anorganischen Szintillatorkörner kann der optische Cross-Talk deutlich minimiert werden.

Organische Halbleiter weisen im Gegensatz zu anorganischen Halbleitern eine geringere Leitfähigkeit auf. Diese be ^¬ schränkte Leitfähigkeit wird problematisch, wenn, wie bei ^¬ spielsweise bei der Röntgenabsorption, sehr dicke Schichten benötigt werden, um eine ausreichende Sensitivität zu errei- chen. Einerseits wird dadurch die Effizienz der Photodiode herabgesetzt, da die Ladungsträgerextraktion behindert wird. Zum anderen sinkt die Geschwindigkeit der Photodiode, was einen Gebrauch für medizintechnische Geräte limitiert, z.B. auf den Bereich der Mammographie wo nur mit weicher Röntgenstrahlung mit geringer Eindringtiefe gearbeitet wird.

Organische Halbleiter werden überwiegend aus der Flüssigphase appliziert oder im Vakuum aufgedampft. Alle bis heute bekann- ten Methoden zur Einmischung von anorganischen Absorber-Materialien nutzen die Verarbeitung aus der Flüssigphase:

Die US 6483099 Bl beschreibt die Möglichkeit einer Röntgende- tektion mit einer Szintillatorschicht auf einer OPD (organi- sehen Photodiode) . Weitere Ausführungen sind Röntgendetektion durch Einmischung („admixture" ) von Szintillatoren in eine OPD, Szintillator als Substrat oder als Teil der Elektrode. Keine Angaben werden gemacht, wie ein Szintillator homogen in eine dicke OPD Schicht eingebracht werden kann bzw. wie eine z.B. 100 ym dicke hybride Diode hergestellt werden kann.

Die DE 101 37 012 AI offenbart eine Ausführung einer licht ^¬ empfindlichen und polymeren Absorberschicht mit eingebetteten Szintillatorkörnern . Die Leitfähigkeit der Polymerschicht er- höht sich durch Absorption von Licht aus dem Szintillator. Der mittlere Abstand der Szintillatorkörner in der Schicht entspricht der mittleren freien Weglänge der Photonen aus dem Szintillator im Polymer. Die DE 10 2010 043 749 AI betrifft einen Röntgendetektor ba ^¬ sierend auf dem oben beschriebenen Konzept, wobei

Szintillatoren entweder direkt in die organische Halbleiter- Lösung eindispergiert werden oder in einem „Ko-Sprüh-Prozess" gleichzeitig mit dem organischen Halbleitermaterial aufge- sprüht werden.

Im ersten Fall der Flüssigphasenapplikation stellt sich die Problematik, eine stabile Dispersion herzustellen, was sich insbesondere für große Szintillatorpartikel als schwierig er ^¬ weist. Für kleine Partikel werden üblicherweise Dispergatoren zugegeben, um das Verklumpen der Partikel zu vermeiden, welche jedoch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiter negativ beeinflussen.

Beide Verfahren (Flüssigphasenapplikation und Vakuumauf- dampfung) haben den Nachteil, dass bei der Aufbringung von sehr dicken Schichten (lOOym oder mehr) enorme Mengen an Lö- semitteln freigesetzt werden müssen und die Schichten große Rauigkeiten aufweisen. Das vollständige Ausdampfen der Lösemittel ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern stellt auch eine gesundheitliche und umweltkritische Proble ^¬ matik gar.

Es besteht somit ein Bedarf an der Herstellung von Röntgende- tektoren basierend auf anorganischen Absorbermaterialien wie typischen Szintillatormaterialien, welche in eine organische Halbleitermatrix eingemischt werden. Diese Kombination ver- spricht die Vorteile beider vorgenannten Konzepte miteinander zu vereinen. Organische Halbleiter können aus der Flüssigphase leicht auf große Flächen appliziert werden, und durch die direkte Einmischung der anorganischen Szintillatorkörner kann der optische Cross-Talk deutlich minimiert werden. Das we- sentliche Problem dieser hybrid-organischen Photodetektoren stellt die Prozessierung von dicken Schichten dar. Mit dem hier vorgeschlagenen Material ist es möglich, dicke Schichten herzustellen . Zusammenfassung der Erfindung

Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass die obigen Probleme gelöst werden können, indem eine Ummantelung des Szintilla- torpartikels mit einer dünnen Hülle aus photoaktivem Material vorgesehen ist.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung somit einen beschichteten Szintillatorpartikel, wobei der Szintillatorpartikel mit einem photoaktiven Material umhüllt ist .

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin- dung zudem ein Verfahren zur Herstellung beschichteter

Szintillatorpartikel, wobei mindestens ein photoaktives Mate ^¬ rial mittels zumindest eines ersten Lösungsmittels in Lösung gebracht wird, die Szintillatorpartikel zu der Lösung zugege ^¬ ben werden, anschließend durch Zugabe einer weiteren Substanz die beschichteten Szintillatorpartikel ausgefällt werden und schließlich das erste Lösungsmittel und die weitere Substanz entfernt werden.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung in weiteren Aspekten einen Röntgendetektor, Gammadetektor oder UV-Detektor, umfassend die erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel, sowie ein Verfahren zur Herstellung ei ^¬ nes Röntgendetektors , Gammadetektors oder UV-Detektors, um ^¬ fassend

a) Bereitstellen eines Pulvers, umfassend die erfindungsge ^¬ mäßen beschichteten Szintillatorpartikel;

b) Aufbringen des Pulvers auf ein Substrat, umfassend einen ersten elektrischen Kontakt und optional eine erste Zwi ^¬ schenschicht ;

c) Ausüben von Druck zur Verdichtung des Pulvers;

d) optional Aufbringen einer zweiten Zwischenschicht; und e) Aufbringen eines zweiten elektrischen Kontakts.

Zudem betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt die Verwendung der erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel zur Detektion von hochenergetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, Gamma- und/oder Röntgenstrahlung . Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und der detaillierten Beschreibung zu entnehmen . Beschreibung der Figuren

Die beiliegenden Zeichnungen sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und ein weiteres Ver- ständnis dieser vermitteln. Im Zusammenhang mit der Beschreibung dienen sie der Erklärung von Konzepten und Prinzipien der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß- stabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten sind in den Figuren der Zeichnungen, sofern nichts anderes ausgeführt ist, jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Figur 1 stellt schematisch die Konzepte der direkten Rönt- genkonversion und der indirekten Röntgenkonversion gegenüber .

Figur 2 stellt schematisch einen beispielhaften beschichte- ten Szintillatorpartikel gemäß der vorliegenden Er ^¬ findung dar.

Figur 3 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung

eines erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikels .

In Figur 4 ist schematisch ein beispielhafter Röntgendetektor gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Figur 5 zeigt einen weiteren beispielhaften Röntgendetektor gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch zwei beispielhafte

Schritte der Verdichtung von Pulver bei der Herstel- lung von erfindungsgemäßen Röntgen-, Gamma- oder UV-

Detektoren . Figur 8 zeigt Pulver umfassend beschichtete

Szintillatorpartikel vor der Verdichtung in der Sinterapparatur .

Figur 9 zeigt das verdichtete Pulver umfassend beschichtete

Szintillatorpartikel.

Figur 10 zeigt das Einbringen einer Alufolie als Kontakt ^¬ schicht vor dem Verdichten.

Figur 11 zeigt die Schichtung mehrerer Pulver umfassend beschichtete Szintillatorpartikel vor dem Verdichten.

Figur 12 zeigt schematisch einen weiteren Aufbau einer Sin- terapparatur für die Verdichtung von Pulver umfassend beschichtete Szintillatorpartikel.

Die Figuren 13 und 14 zeigen Messdaten der elektrischen Charakterisierung und Röntgensensitivität eines bei- spielhaften Röntgendetektors gemäß der vorliegenden

Erfindung .

Figur 15 zeigt beispielhaft das Abstimmen der Emission von

Szintillatorpartikeln mit der Absorption der organi- sehen Matrix.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt beschichtete Szintillatorpartikel, wobei die

Szintillatorpartikel jeweils mit einem photoaktiven Material umhüllt sind.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen hat der

Szintillatorpartikel einen Durchmesser von 0.01 bis 50 ym, bevorzugt 0.5 bis 20 ym, weiter bevorzugt von 1 bis 10 ym. Dieser kann geeignet gemäß optischen (z.B. dynamische Licht ^¬ streuung, DLS) , elektronenmikroskopischen oder elektrischen Analysemethoden (z.B. Coulter Counter) bestimmt werden und somit eingestellt werden. Mit abnehmendem Durchmesser der Partikel nimmt die Emissionsstärke im Allgemeinen ab. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen haben die Szintillatorpartikel einen Durchmesser von 0,1-30 ym, bevorzugt 1-10 ym, welche auf die Interaktionslänge von hochenergetischen Elektronen, welche durch Röntgenquanten ausgelöst werden, angepasst ist. Für die Detektion von UV Strahlung äußert sich der Abfall weniger gravierend, weswegen hier auch kleinere Partikel mit bis zu 10 nm Durchmesser zum Einsatz kommen.

Die Umhüllung aus dem photoaktiven Material bedeckt den

Szintillatorpartikel im erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel gemäß bestimmten Ausführungsformen zu mindestens 80 %, bevorzugt zu mindestens 90 % und weiter be ^¬ vorzugt zu mindestens 95 % seiner gesamten Außenfläche. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist der Szintillatorpartikel komplett, also zu 100 %, umhüllt, so dass der beschichtete Szintillatorpartikel auf allen Seiten mit der Umhüllung ver- sehen ist.

Zudem hat die Umhüllung des photoaktiven Materials gemäß be ^¬ stimmten Ausführungsformen eine Dicke von 15 bis 1500 nm, bevorzugt 50 bis 1000 nm, weiter bevorzugt 100 bis 1000 nm, be- sonders bevorzugt 150 bis 600 nm hat.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen beträgt die Dicke der Umhüllung maximal die 2,5-fache Eindringtiefe der emittierten Strahlung des Szintillatorpartikels, so dass zwei direkt be- nachbarte Szintillatorpartikel zueinander einen Abstand von maximal der fünffachen Eindringtiefe der emittierten Strahlung der Szintillatorpartikel aufweisen.

Die Eindringtiefe lässt sich hierbei aus dem Lambert- Beer' sehen Gesetz ableiten: I=I_0 *exp ( -alpha*d)

I = transmittierte Intensität

1 0 = initiierte Intensität alpha Absorptionskoeffizient

d Schichtdicke/durchdrungene Tiefe des Mediums

Die Eindringtiefe delta ist definiert als die Schichtdicke, bei der die Intensität der elektromagnetischen Strahlung auf ein 1/e-ten Teil des Ausgangswertes gefallen ist, und somit der reziproke Wert des wellenlängenabhängigen

Absorptionskoeffizients. delta = 1/alpha

Beispielsweise entspricht bei einer P3HT:PCBM Donor-Akzeptor Gemisch/Bulk-Hetero-Junction als photoaktives Material der Absorptionskoeffizient bei grünem Licht (Wellenlänge 550nm) etwa 7,7e+04 cm-1, was einer Eindringtiefe von delta = 130 nm entspricht .

Für eine gute Funktionsfähigkeit eines erfindungsgemäßen De ^¬ tektors, welcher mit den erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikeln hergestellt wird, sollte der gesamte

Zwischenraum zwischen zwei Partikeln, welcher sich beispielsweise auch durch die Beschichtung der Szintillatorpartikel ergibt, mittels emittierter Photonen angeregt werden. Dies ist erfindungsgemäß gewährleistet, wenn beispielsweise die Intensität auf 10% abgefallen ist. Im gewählten Beispiel wäre das bei 300 nm der Fall, so dass hier also bei zwei Partikeln diese sogar 600nm auseinander liegen können, was dann etwa der fünffachen Eindringtiefe entspricht, und einer Beschich ^¬ tung der erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel mit einer Dicke von 300 nm entspricht. Bei der fünffachen

Eindringtiefe wird somit eine gute Absorption des emittierten Lichts der Szintillatorpartikel gewährleistet.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen entspricht der jeweilige Abstand zwischen zwei Szintillatorpartikeln weniger als der dreifachen Eindringtiefe der emittierten Strahlung des Szin- tillatorpartikels und somit einer Beschichtung der erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel mit einer Di- cke von weniger als der 1,5-fachen Eindringtiefe der emit ^¬ tierten Strahlung.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist der Abstand zwischen zwei Szintillatorpartikeln maximal der dreifachen Eindringtiefe der emittierten Strahlung der Szintillatorpartikel, und gemäß besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Abstand zwischen zwei Szintillatorpartikeln maximal die doppelte Eindringtiefe der emittierten Strahlung der

Szintillatorpartikel, was einer Beschichtung der beschichte ^¬ ten Szintillatorpartikel mit einer Dicke von maximal der 1,5- fachen Eindringtiefe bzw. maximal der einfachen Eindringtiefe der emittierten Strahlung des Szintillatorpartikels ent ^¬ spricht. In so

einem Fall (doppelte Eindringtiefe) wird der Ladungstransport in der Matrix durch Erzeugung leitfähiger Kanäle zwischen zwei benachbarten Szintillatorpartikeln unter Röntgenanregung effizient verbessert. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wei ^¬ sen die Szintillatorpartikel eine Dicke der Beschichtung auf, die derart gestaltet ist, dass sich die leitfähigen Zonen, die durch die Emission der Szintillatorpartikel erzeugt wer ^¬ den, überschneiden, und so ein schnelles Ansprechverhalten erreicht werden kann, beispielsweise bei einer Dicke, welche der maximal 2,5-fachen, maximal 1,5-fachen oder maximal ein- fachen Eindringtiefe der emittierten Strahlung des

Szintillatorpartikels entspricht .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das photoaktive Mate ^¬ rial ein organisches photoaktives Material, kann aber auch gemäß bestimmten Ausführungsformen ein anorganisches photoaktives Material oder eine Mischung aus einem organischen und einem anorganischen photoaktiven Material umfassen. Bevorzugt ist die Verwendung eines organischen photoaktiven Materials. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das organische photo- aktive Material zudem mehr als ein photoaktives Material um ^¬ fassen und/oder ein erfindungsgemäßer Detektor mehr als eine Art von beschichteten Szintillatorpartikeln umfassen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das photoaktive Mate- rial halbleitend. Weiterhin ist gemäß bestimmten Ausführungs ^¬ formen die Schicht aus dem photoaktiven Material eine

elektrooptisch aktive Schicht. Gemäß bestimmten Ausführungsformen liegt das photoaktive Ma ^¬ terial in der Schicht in Form einer Donor/Akzeptor-Mischung vor. Die Donor/Akzeptor-Mischung wird hierbei auch als Bulk- Hetero-Junction bezeichnet. Ein typischer Vertreter eines starken Elektronen-Donators

(niedrige Elektronenaffinität) ist z.B. das konjugierte Poly ^¬ mer Poly- ( 3-hexylthiophen) (P3HT) . Typische Materialien für Elektronenakzeptoren (hohe Elektronenaffinität) sind

Fullerene und ihre Derivate wie z.B. [ 6, 6] -Phenyl- C ₆ iButansäuremethylester (PCBM) . Daneben können aber auch Materialien wie Polyphenylenvinylen und dessen Derivate wie das Cyanoderivat CN-PPV, MEH-PPV (Poly (2- (2-ethylhexyloxy) -5- methoxy-p-phenylenvinylen) ) , CN-MEH-PPV, oder Phthalocyanin, PEDOT:PSS, TFB (poly ( 9, 9-di-n-octylfluoren-alt- ( 1 , 4-phenylen- ( (4-sec-butylphenyl) imino) -1, 4-phenylen) oder Poly[(9,9- dioctylfluorenyl-2 , 7-diyl) -co- (4,4'- (N- (p-butylphenyl ) ) di- phenylamin) ] , etc., Anwendung finden. Weitere beispielhafte Verbindungen sind unten in Kombination mit geeigneten

Szintillatorpartikeln genannt.

Darüber hinaus kann das photoaktive Material auch ein

Perowskitkristall vom Typ ABX ₃ und/oder AB ₂ X ₄ sein, wobei A mindestens ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Element ab der 4. Periode des Periodensystems darstellt, bevorzugt, Sn, Ba, Pb, Bi; B ein einwertiges Kation darstellt, dessen Volumenpa ^¬ rameter bei dem jeweiligen Element A der

Perowskitgitterbildung genügt, bevorzugt einwertige,

aminogruppenhaltige, positiv geladene KohlenstoffVerbindun ^¬ gen, weiter bevorzugt Amidiniumionen, Guanidiniumionen, Isothiuroniumionen, Formamidiniumionen, sowie primäre, sekundäre, tertiäre, und quarternierte organische Ammoniumionen, besonders bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffen; und X ausge ^¬ wählt ist aus den Anionen von Halogeniden und Pseudohalogeni- den, bevorzugt aus den Anionen Chlorid, Bromid und Iodid so ^¬ wie Mischungen derselben.

Die Perowskitkristalle vom Typ ABX ₃ und/oder AB ₂ X ₄ sind erfin- dungsgemäß nicht besonders beschränkt, insofern A mindestens ein ein-, zwei- und/oder dreiwertiges, positiv geladenes Ele ^¬ ment ab der 4. Periode des Periodensystems und/oder Mischun ^¬ gen daraus darstellt, also auch die 5., 6. und 7. Periode einschließlich der Lanthanoide und Actinoide umfasst, wobei die 4. Periode des Periodensystems mit K beginnt und die

Übergangsmetalle ab Sc umfasst; B ein einwertiges Kation dar ^¬ stellt, dessen Volumenparameter bei dem jeweiligen Element A der Perowskitgitterbildung genügt; und X ausgewählt ist aus den Anionen von Halogeniden und Pseudohalogeniden, bevorzugt aus den Anionen Chlorid, Bromid und Iodid sowie Mischungen derselben .

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst oder ist A ein zweiwertiges und/oder dreiwertiges Element ab der 4. Periode des Periodensystems. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst oder ist A in den obigen Formeln bevorzugt Sn, Ba, Pb, Bi oder Mischungen daraus. Die Perowskitkristalle können also Mischungen aus verschiedenen Elementen ab der vierten Periode umfassen, also beispielsweise zwei verschiedene zweiwertige Elemente oder auch eine Mischung aus ein- und dreiwertigen Elementen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen die Perowskitkristalle nur ein Element ab der 4. Periode des Pe ^¬ riodensystems. Insbesondere bevorzugt umfasst sind Sn, Ba und Pb sowie Mischungen daraus, insbesondere zweiwertige Kationen dieser Elemente.

B stellt ein einwertiges Kation dar, dessen Volumenparameter bei dem jeweiligen Element A der Perowskitgitterbildung genügt. Hierbei sind die entsprechenden Volumenparameter für die Perowskitgitterbildung hinreichend bekannt, sowohl theo ^¬ retisch wie auch aus beispielsweise röntgenkristallografi- schen Untersuchungen, ebenso wie die Volumenparameter von einwertigen Kationen und den unter A definierten Kationen. Somit kann das entsprechende einwertige Kation B nach Bestim ^¬ mung der Elemente A und ggf. C geeignet, beispielsweise an ^¬ hand von Computermodellen sowie ggf. einfacher Versuche, be ^¬ stimmt werden. B stellt in den obigen Formeln bevorzugt eine einwertige, aminogruppenhaltige, positiv geladene Kohlen ^¬ stoffVerbindung dar, wobei eine KohlenstoffVerbindung eine Verbindung ist, die mindestens ein Kohlenstoffatom aufweist und somit organische wie auch anorganische Verbindungen um- fasst. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist B ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Amidiniumionen,

Guanidiniumionen, Isothiuroniumionen, Formamidiniumionen, sowie primären, sekundären, tertiären, und/oder quarternierten organischen Ammoniumionen, welche besonders bevorzugt 1 bis 10 Kohlenstoffatome, insbesondere 1 bis 4 Kohlenstoffatome, aufweisen, wobei es sich um aliphatische-, olefinische- , cycloaliphatische- und/oder aromatische KohlenstoffVerknüp ^¬ fungen handeln kann. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die KohlenstoffVerbindung in B eine organische Kohlenstoff ^¬ verbindung .

X ist ausgewählt aus den Anionen von Halogeniden und Pseudo- halogeniden und ist bevorzugt ausgewählt aus den Anionen Chlorid, Bromid und Iodid sowie Mischungen derselben. Es kön ^¬ nen also beispielsweise auch verschiedene Halogenidionen in den Perowskitkristallen enthalten sein, jedoch ist gemäß bestimmten Ausführungsformen nur ein Halogenidion wie beispielsweise Iodid enthalten.

Materialien der allgemeinen Formel ABX ₃ und AB2X ₄ können insbesondere im Perowskitgitter kristallisieren, wenn A ein 2-wertiges Element ab der 4. Periode im PSE ist, B ein belie ^¬ biges einwertiges Kation, dessen Volumenparameter bei dem jeweiligen Element A der Perowskitgitterbildung genügt, und X den Halogenidanionen Iodid, Bromid oder Chlorid bzw. Gemi- sehen daraus entspricht. Es ist erfindungsgemäß nicht ausge ^¬ schlossen, dass in der Detektionsschicht sowohl

Perowskitkristalle der allgemeinen Formel ABX ₃ als auch der allgemeinen Formel AB2X ₄ vorliegen, jedoch können auch nur Kristalle gemäß einer der beiden Formeln vorliegen.

Bevorzugt geeignet für die Perowskitkristalle sind die im mo- laren Verhältnis gemischten Materialien:

CH3-NH3I : Pbl ₂ = Pb CH3NH3 I ₃

CH3- CH2-NH3I : Pbl ₂ = Pb CH3NH3 I ₃

HO- CH2 - CH2-NH3 : Pbl ₂ =Pb HO- CH2 - CH2-NH3 I ₃

Ph-CH ₂ -CH ₂ -NH ₃ I : Pbl ₂ = Pb ( Ph-CH ₂ -CH ₂ -NH3 ) ₂ I4

Die Perowskitkristalle sind in ihrer Größe und in ihrer Form nicht besonders beschränkt. Die Perowskitkristalle können mo ^¬ no- oder polykristallin vorliegen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind die Perowskitkristalle zudem homogen. Darü- ber hinaus können die Peroswkitkristalle auch als Mischkris ^¬ talle vorliegen, bevorzugt liegen jedoch keine Mischkristalle vor .

Offenbart sind somit auch beschichtete Szintillatorpartikel als halbleitendes photoaktives Material, wobei die

Szintillatorpartikel mit einer Hülle von Perowskitkristallen vom Typ ABX ₃ und/oder AB2X ₄ umhüllt sind, wobei A mindestens ein ein-, zwei- oder dreiwertiges Element ab der 4. Periode des Periodensystems und/oder Mischungen daraus darstellt, be- vorzugt, Sn, Ba, Pb, Bi; B ein einwertiges Kation darstellt, dessen Volumenparameter bei dem jeweiligen Element A der Perowskitgitterbildung genügt, bevorzugt einwertige,

aminogruppenhaltige, positiv geladene KohlenstoffVerbindun ^¬ gen, weiter bevorzugt Amidiniumionen, Guanidiniumionen, Isothiuroniumionen, Formamidiniumionen, sowie primäre, sekundäre, tertiäre, und quarternierte organische Ammoniumionen, besonders bevorzugt mit 1 bis 10 Kohlenstoffen; und X ausge ^¬ wählt ist aus den Anionen von Halogeniden und Pseudohalogeni- den, bevorzugt aus den Anionen Chlorid, Bromid und Iodid so- wie Mischungen derselben. Die Szintillatorpartikel sind nicht besonders beschränkt und können hierbei die oben beschriebe ^¬ nen sein. Bei der Verwendung der Perowskitkristalle als halbleitendes photoaktives Material übernimmt die kristalline Umhüllung da ^¬ bei sowohl die Absorption des von einem Szintillator ausgesandten Lichtes als auch die direkte Erzeugung von Ladungs- trägerpaaren und den Transport der getrennten Ladungsträger zu den entsprechenden Kontakten. Die Perowskite absorbieren also zusätzlich zu den Szintillatoren die eingehende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung, und wandeln diese um. Bei einer Ummantelung des Szintillatorpartikels mit einer kristallinen Hülle aus einem perowskitgitterbildendem Material, welche das von einem Szintillator erzeugte auftreffende Licht absorbiert und dadurch erzeugte Ladungsträger zu den Kontakten leitet, kann eine weitere Verbesserung der Detekti- on in einer Detektorschicht erzielt werden. Gleichzeitig zum Szintillator wandelt ebenfalls auch die kristalline Ummante ^¬ lung alleine Röntgenstrahlung in Ladungsträger um. Die Kombination zweier röntgensensitiven Materialien erhöht dabei die Absorption gegenüber den zwei Einzelschichten aus

Szintillator bzw. reinem Perowskitpulver . Auch hier bildet sich die Struktur schon während einer im Vorfeld durchgeführten Synthese und nicht erst während der Trocknungsphase auf dem Substrat, wie bei den bisher üblichen Verfahren der Herstellung von perowskitischen Schichten der Fall ist.

Die Ummantelung/Umhüllung von Szintillatoren mit einer kristallinen Hülle perowskitischer Gitterstruktur ist also insbesondere eine Kombination zweier röntgenaktiver Materialien, sodass die Röntgenabsorption und Konversion in ein elektri- sches Signal durch die beschichteten Partikel gegenüber den einzelnen Materialien (Szintillator bzw. reines Pulver einer perowskitischen Gitterstruktur) verbessert wird.

Die bei Verwendung eines Szintillators generierten Photonen werden im angrenzenden Perowskitgitter-Material absorbiert und in Ladungsträger gewandelt. Diese Erhöhung der Ladungs ^¬ träger hat positive Effekte im Perowskitgitter-Material im Vergleich zu einem reinen Perowskitgitter, weil dadurch die Ladungsträgerdichte und somit die Leitfähigkeit erhöht wird und die Antwortzeiten der Detektoren verringert werden kann, so dass die Detektoren schneller werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das photoaktive Mate ^¬ rial im nicht bestrahlten Zustand des Detektors hochresistiv ist und wird durch Bestrahlung des Detektors leitfähig. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Signalverbesserung bei der Detektion, da auch das Hintergrundrauschen minimiert werden kann.

Die Bedingungen für hochresistiv sind hierbei wie folgt: Bei dünnen Dioden ist der Widerstand der Diode in Sperrrichtung im Wesentlichen durch den Kontaktwiderstand gegeben. Dieser sorgt dafür, dass niedrige Dunkelströme erreicht werden. Für die Anwendung eines, beispielsweise organischen, Photodetektors im Umfeld der medizinischen Röntgenbildgebung ist ein Dunkelstrom von höchstens le-05 mA/cm ² erforderlich. Dies entspricht bei -1 V Sperrspannung le8 Ohm für einen Detektor mit einer Fläche von 1 cm ² . Bei dickeren Dioden, wie sie hier beispielhaft vorliegen können, beginnt der Schichtwiderstand eine zunehmende Rolle zu spielen. Der Widerstand der Diode nimmt dann mit zunehmender Schichtdicke zu und man kann einen spezifischen Widerstand angeben. Für eine lOOym dicke Schicht ist ein Dunkelstrom von le-6 mA/cm ² anzustreben was einem spezifischen Widerstand von le-11 Ohm x cm entspricht. Dem ^¬ entsprechend bedeutet hochresistiv im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass der spezifische Widerstand der Schicht min ^¬ destens le-9 Ohm x cm entspricht, bevorzugt le-11 Ohm x cm.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen absorbiert das photoaktive Material Strahlung in einem Wellenlängenbereich, in dem die Szintillatorpartikel Strahlung emittieren. Gemäß bestimmten Ausführungsformen hat das photoaktive Material zudem zumin- dest ein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge, welche einer Emissionswellenlänge des Szintillatorpartikels, bevor ^¬ zugt der Emissionswellenlänge eines Maximums der Emission des Szintillatorpartikels, entspricht . Beispielhafte Materialkombinationen für eine Kombination von Szintillatorpartikeln mit photoaktiven organischen Materialien für verschiedene Wellenlängen sind wie folgt:

Geeignete grüne Szintillatoren sind beispielsweise

Gd ₂ <0 ₂ S:Pr,Ce (Gadoliniumoxysulfid, dotiert mit Praseodym und Cer mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 515 nm) ,

Gd ₂ <0 ₂ S:Tb (Gadoliniumoxysulfid, dotiert mit Terbium mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 545 nm) , Gd ₂ Ü ₂ S : Pr, Ce, F

(Gadoliniumoxysulfid, dotiert mit Praseodym oder Cer oder Fluor mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 510 nm) , YAG:Ce (Yttrium-Aluminium-Granat dotiert mit Cer mit einem Emissi ^¬ onsmaximum bei ungefähr 550 nm) , CsI:Tl (Caesiumiodid, do- tiert mit Thallium mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 525 nm) , Cdl ₂ :Eu (Europium-dotiertes Cadmiumiodid mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 580 nm) oder Lu ₂ Ü ₃ :Tb

(Lutetiumoxid dotiert mit Terbium mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 545 nm) , zeichnen sich durch ein Emissionsmaxi- mum im Bereich von 515-580 nm aus und sind damit gut auf das Absorptionsmaximum von Poly ( 3-hexylthiophen-2 , 5-diyl ) (P3HT) (als beispielhaftes photoaktives Material der organischen Matrix) bei 550nm und von (CH ₃ H ₃ )Pbl3 bei 450-750nm ausge ^¬ legt, ausgelegt. Der Szintillator Bi ₄ Ge30i ₂ bzw. BGO

(Wismutgermanat mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 480 nm) kann gut mit Poly [2-methoxy-5- (2-ethylhexyloxy) -1, 4- phenylenvinylen] (MEH-PPV) oder Poly [2-methoxy-5- (3 ' , 7 ' - dimethyloctyloxy) -1 , 4-phenylenvinylen] (MDMO-PPV) kombiniert werden die eine gute Absorption im Bereich 460-520 nm aufwei- sen, bzw. mit (CH ₃ H ₃ )Brl ₃ oder (CH ₃ H ₃ )Pbl ₃ kombiniert werden die eine gute Absorption im Bereich 460-510 nm aufweisen.

Geeignete blaue Szintillatoren sind ebenfalls zu nennen. Eine attraktive Materialkombination mit Emission im blauen stellen Lu ₂ Si0 ₅ :Ce bzw. LSO (Caesium dotiertes

Lutetiumoxyorthosilicat mit einem Emissionsmaximum bei unge ^¬ fähr 420 nm) , Lui.8Y. ₂ S1O ₅ : Ce (mit Cer dotiertes

Lutetiumoxyorthosilicat mit einem Emissionsmaximum bei unge- fähr 420 nm) , C0IWO ₄ (Cadmiumwolframat mit einem Emissionsma ^¬ ximum bei ungefähr 475 nm) , CsI:Na (Caesiumiodid dotiert mit Natrium mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 420 nm) , oder NaI:Tl (Thallium dotiertes Natriumiodid mit einem Emissions- maximum bei ungefähr 415 nm) , Bi ₄ Ge30i ₂ bzw. BGO

(Wismutgermanat mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr

480 nm) , Gd ₂ SiOsbzw. GSO (Gadoliniumoxyorthsilicat dotiert mit Cer mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 440 nm) , oder CsBr:Eu (Caesiumbromid dotiert mit Europium mit einem Emissi- onsmaximum bei ungefähr 445nm) dar, welche gut mit typischen Wide-band gap Halbleitern (Halbleitern mit großer Bandlücke) wie Poly [ (9, 9-di-n-octylfluorenyl-2, 7-diyl) -alt- (benzo [2, 1, 3] thiadiazol-4 , 8-diyl) ] (F8BT) (Absorptionsmaximum bei 460nm) oder anderen Polyfluoren- (PFO) Polymeren und Co-Polymeren (Absorption bei 380-460 nm) bzw. den erwähnten Perowskiten kombiniert werden.

Rote Szintillatoren wie Lu ₂ Ü3:Eu (Lutetiumoxid dotiert mit Europium mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 610-625 nm) , Lu ₂ Ü3: b (Lutetiumoxid dotiert mit Terbium mit einem Emissi ^¬ onsmaximum bei ungefähr 610-625 nm) oder Gd ₂ <0 ₃ :Eu

(Gadoliniumoxysulfid dotiert mit Europium mit einem Emissi ^¬ onsmaximum bei ungefähr 610-625 nm) , YGdO: (Eu, Pr) (Europium und/oder Praseodym dotiertes Yttriumgadoliniumoxid mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 610 nm) , GdGaO:Cr,Ce (Chrom und (oder Caesium dotiertes Gadoliniumgalliumoxid), oder Cul (Kupferiodid mit einem Emissionsmaximum bei ungefähr 720 nm) können gut mit Absorbern, wie sie für die OPV (organische Photovoltaik) entwickelt wurden, kombiniert werden, bei- spielsweise Poly [2, 1, 3-benzothiadiazol-4, 7-diyl [4, 4-bis (2- ethylhexyl ) -4H-cyclopenta [ 2 , 1-b : 3 , 4-b ' ] dithiophen-2 , 6-diyl ] ] (PCPDTBT) , Squaraine (z.B. Hydrazon End-verkappte symmetrische Squaraine mit glykolischer Funktionalisierung oder

Diazulensquaraine) , Polythieno [3, 4-b] thiophen (PTT) ,

Poly (5, 7 -bis (4-decanyl-2-thienyl) -thieno (3, 4-b) diathiazol- thiophen-2, 5) (PDDTT) , bzw. können auch gut mit (CH ₃ NH ₃ )PbI ₃ kombiniert werden. Besonders hervorzuheben gemäß bevorzugten Ausführungsformen sind unter diesen Paaren: Gd202S:Tb oder YAG:Ce in Kombinati ^¬ on mit P3HT:PCBM, Lu2Si05:Ce in Kombination mit F8BT oder YGdO : Eu mit PCPDTBT, sowie Gd202S:Tb oder YAG : Ce in Kombina- tion mit (CH ₃ NH ₃ ) Pbl ₃ oder (CH ₃ NH ₃ )BrI ₃ , Lu2Si05:Ce in Kombi ^¬ nation mit CH ₃ NH ₃ )PbI ₃ oder (CH ₃ NH ₃ )BrI ₃ oder YGdO : Eu mit

CH ₃ NH ₃ ) Pbl ₃ .

Eine beispielhafte Abstimmung/Anpassung der Szintillator- emission (z.B. GOS bzw. Lu20 ₃ :Tb, grün) auf die Polymerab ^¬ sorption (z.B. P3HT) ist in Figur 15 angegeben, wobei die Anpassung aus dem Emissionsspektrum der Szintillatoren (links) und dem Absorptionsspektrum der organischen Matrix (rechts) klar hervorgeht.

Ein spezieller Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Um- mantelung des Szintillatorpartikels mit einer Hülle aus pho ^¬ toaktivem Material. Bei bekannten Verfahren zur Einbettung von Partikeln in eine Halbleitermatrix findet die Struktur- bildung erst während des Trocknungsprozesses statt. Die Par ^¬ tikel und das photoaktive Material, beispielsweise ein orga ^¬ nischer Halbleiter, werden gleichzeitig aus der Flüssigphase auf ein Substrat aufgebracht. Die Struktur bildet sich wäh ^¬ rend der Trocknung aus .

Erfindungsgemäß umfasst ist also beispielsweise ein Material, beim dem ein Szintillatorpartikel von einer organischen pho- to- und elektrisch aktiven Hülle umschlossen ist. Figur 2 zeigt einen beispielhaften beschichteten Szintillatorpartikel mit dem Szintillatorpartikel 11, z.B. Gd202S:Tb, welcher un ^¬ ter Röntgenanregung grünes Licht abstrahlt, in der Hülle/Be- schichtung des photoaktiven Materials 12, beispielsweise ummantelt mit einer Hülle aus einer sogenannten Bulk-Hetero- Junction (BHJ) , beispielsweise bestehend aus P3HT und PCBM. Die BHJ zeichnet sich hier beispielhaft dadurch aus, dass ih ^¬ re Absorptionseigenschaften auf die Emission des Szintillatorpartikels abgestimmt sind, z.B. weist P3HT ein Absorpti ^¬ onsmaximum im grünen Bereich auf. Das Gemisch eines Elektro- akzeptors (P3HT) und Elektronendonors (PCBM) sorgt dafür, dass Exzitonen, welche durch die Absorption eines Photons erzeugt werden, sehr schnell getrennt werden und die Rekombina ^¬ tionswahrscheinlichkeit minimiert wird.

Die Größe des Szintillatorpartikels ist so ausgelegt, dass sie auf die physikalischen Wechselwirkungsmechanismen ange- passt wird. Beispielsweise wird im Bereich der medizinischen Röntgenbildgebung meist mit Röntgenenergien zwischen 10 und 150 keV gearbeitet. In diesem Energiebereich ist im Röntgen- absorptionsprozess der Photoeffekt dominierend, d.h. durch die Absorption eines Röntgenquants wird ein hochenergetisches Elektron aus dem Atomverband ausgeschlagen und bewegt sich im Szintillatorkristall . In mehrfachen Stoßprozessen erzeugt dieses hochenergetische Elektron angeregte Zustände im

Szintillatorkristall, welche durch Rekombination sichtbares Licht generieren. Die Reichweite des hochenergetischen Elektrons liegt typisch im Bereich von einigen ym, dementsprechend stellt beispielsweise ein Partikeldurchmesser von

1-10 ym eine gute Ausgangsbasis dar. In kleineren Partikeln könnte ein Teil der kinetischen Energie des Photoelektrons verloren gehen, größere Partikel sind aus optischen Gesichts ^¬ punkten denkbar, limitieren jedoch die elektrische Leistungsfähigkeit späterer Bauteile. Die BHJ-Hülle ist ebenfalls in ihrer Dicke auf die Absorptionslänge des Photons angepasst. Die Absorptionslänge von grünem Licht in P3HT beträgt typi ^¬ scherweise 250nm-500nm, ein sehr viel dickerer Mantel würde die Absorptionseigenschaften nicht verbessern. Die obigen Überlegungen lassen sich analog auch für eine Detektion von Gammastrahlen oder UV-Licht anwenden.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin ^¬ dung somit ein Verfahren zur Herstellung beschichteter

Szintillatorpartikel , wobei mindestens ein photoaktives Mate- rial mittels zumindest eines ersten Lösungsmittels in Lösung gebracht wird, die Szintillatorpartikel zu der Lösung zugege ^¬ ben werden, anschließend durch Zugabe einer weiteren Substanz die beschichteten Szintillatorpartikel ausgefällt werden und schließlich das erste Lösungsmittel und die weitere Substanz entfernt werden.

Beim Herstellen der beschichteten Szintillatorpartikel ist es gemäß bestimmten Ausführungsformen möglich, dass das mindestens eine photoaktive Material oder eine Mischung von photo ^¬ aktiven Materialien, beispielsweise zwei photoaktiven Materialien, mittels zumindest eines ersten Lösungsmittels in Lö ^¬ sung gebracht werden, zur Lösung die Szintillatorpartikel zu- gegeben werden, anschließend durch Zugabe einer weiteren Substanz, beispielsweise einer weiteren Flüssigkeit, die be ^¬ schichteten Szintillatorpartikel ausgefällt werden und schließlich das zumindest erste Lösungsmittel und die weitere Substanz entfernt werden, beispielsweise durch Absaugen, Fil- tern oder Abdampfen der Lösemittel, etc. Geeignete Substanzen zum Lösen und Ausfällen sind hierbei nicht beschränkt und können je nach Zweck der Anwendung geeignet ausgewählt werden und können auch Mischungen umfassen. So können beispielsweise bei der Verwendung von P3HT und PCBM Chloroform als Lösungs- mittel und Ethanol als Fällungsreagens verwendet werden.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen sind die

Szintillatorpartikel in dem ersten Lösungsmittel nicht lös ^¬ lich. Gemäß weiteren bestimmten Ausführungsformen umfasst das photoaktive Material mindestens zwei organische Verbindungen. In bevorzugten Ausführungsformen wird die Suspension der Szintillatorpartikel während der Verarbeitung kontinuierlich durchmischt/gerührt . Dies kann beispielsweise erreicht wer ^¬ den,

indem die Suspension Ultraschallwellen ausgesetzt wird, um eine bessere Verteilung der Szintillatorpartikel zu gewähr ^¬ leisten .

Es ist erfindungsgemäß jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Szintillatorpartikel während der Ausfällung verklumpen und als voluminöse Masse erhalten werden, da hierbei immer noch umhüllte, beschichtete Szintillatorpartikel erhalten werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können die beschichteten Szintillatorpartikel aber auch individuell erhalten werden, was sich beispielsweise über die Konzentrationen der verwendeten Reagenzien in Lösung bzw. Suspension steuern lässt. Erfindungsgemäß können im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der beschichteten Szintillatorpartikel auch beispiels ^¬ weise Dispergatoren, Liganden für die Szintillatorpartikel oder weitere Additive verwendet werden, die dann beispiels ^¬ weise durch Verwendung von Ultraschall vor dem Ausfällen wie- der von der Oberfläche der Szintillatorpartikel entfernt wer ^¬ den können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen werden keine Additive zugesetzt, um eine negative Beeinflussung der orga ^¬ nischen Halbleitermaterialien zu vermeiden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen werden die beschichteten Szintillatorpartikel nach dem Entfernen des ersten Lösungs ^¬ mittels und der weiteren Substanz zu einem Pulver gemahlen. Hierbei wird gemäß bestimmten Ausführungsformen darauf geachtet, dass nur zusammenhängende beschichtete Partikel getrennt werden und die Beschichtung der beschichteten Partikel nicht angegriffen wird, was durch Auswahl eines geeigneten Mahlvorgangs, beispielsweise eines Nassmahlens und anschließenden Trocknens, umgesetzt werden kann. Gewöhnlich ist es jedoch ausreichend, die nach dem Abtrennen des Lösemittels erhaltene Partikelmasse einfach in einem Mörser zu einem fließfähigen, homogenen Pulver zu verreiben.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen besteht das Pulver aus Pulverkörnern mit einem Durchmesser von 0,01 bis 200 ym, be- vorzugt 0,5 bis 100 ym und besonders bevorzugt 1 bis 10 ym. Bei zu großen Pulverkörnern kann ein Verdichten bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Detektoren erschwert sein, wohingegen bei zu kleinen Pulverkörnern das Verfahren zu aufwändig werden kann. Die besten Ergebnisse werden mit

Partikelkörnern mit einem Durchmesser von 1 bis 10 ym erhalten, wobei der Partikeldurchmesser beispielsweise anhand von optischen (hochauflösendes Mikroskop, dynamische Lichtstreu- ung/DLS) , elektronenmikroskopischen oder elektrischen Analysen (z.B. Coulter Counter) , bestimmt werden kann.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Struktur bereits in Lösung ausgebildet. Dadurch kann der Materialeinsatz besser gesteuert werden, und es ergeben sich neue Möglichkeiten der Prozessierung aus der Trockenphase. Das Verfahren zeichnet sich zudem durch eine gute Prozessierbarkeit bei der Herstel ^¬ lung von dicken Schichten in Detektoren aus (keine Trock- nungsrisse von austretendem Lösemittel) , sowie den damit ver ^¬ bundenen gesundheits- und umwelttechnischen Vorteilen.

Die Herstellung der beschichteten Szintillatorpartikel kann beispielhaft anhand des in Fig. 3 dargestellten Prozesses er- folgen. Zunächst wird das photoaktive Material, beispielswei ^¬ se organischen Halbleitermaterialien, in Schritt 21 in mindestens einem ersten Lösemittel gelöst. Dann werden die

Szintillatoren in Schritt 22 zugegeben und beispielsweise unter kontinuierlichem Rühren dispergiert. Ggf. kann mittels Ultraschallbehandlung eine Verklumpung der Ausgangsmaterialien aufgelöst werden. Es ist dabei nicht notwendig, dass die Szintillatoren von einer Ligandenhülle umgeben werden, da durch das Rühren eine Verteilung der Partikel gewährleistet ist. Durch Zugabe eines zweiten Lösemittels in Schritt 23, in welchem das photoaktive Material, beispielsweise die organi ^¬ schen Halbleiter, nicht löslich ist, wird das gewünschte Ma ^¬ terial ausgefällt (Schritt 24). Die Szintillatorpartikel wir ^¬ ken dabei als Kondensationskeime, um die herum sich das orga ^¬ nische Halbleitermaterial anlagert. Anschließend können die Lösemittel in Schritt 25 abgetrennt, beispielsweise abgezo ^¬ gen, werden und das Material als Pulver für die Herstellung eines Bauteiles genutzt werden.

Die einzusetzenden Mengen zur Herstellung beschichteter

Szintillatorpartikel lassen sich beispielsweise anhand fol ^¬ gender Überlegungen ableiten:

Anzustrebende Hüllendicke und benötigte Mengenansätze: Das Gesamtvolumen einer beispielhaften hybriden Photodiode setzt sich aus dem Szintillatorkern V _Sc intiiiator sowie den Man ^¬ telvolumen der Bulk-Hetero-Junction V _BHJ (organische Matrix) zusammen. Um das optimale Verhältnis einwiegen zu können, benötigt man die Dichten des photoaktiven Materials, beispiels ^¬ weise einer Bulk-Hetero-Junction P _BHJ , sowie des Szintillators Pscintiiiator, um auf das jeweilige Gewicht W _BH J und W _Sc intiiiator zu kommen .

Gesamtvolumen (V _GeS amt) der hybriden Photodiode V WBH . Wsdn llatar

"Gesamt— "BHJ + "Scimtillator— <

PBHJ PScintlllator

Um die markanten Größen des Verhältnisses der Volumina sowie der Mengenangaben zu verdeutlichen, wird dies in Volumenprozent und Mengenprozent im Vergleich zum Gesamtvolumen und der -menge angegeben. Die folgenden zwei Formeln geben dies wieder .

Volumenprozentansatz der BHJ VBHJ

VBHJ% = 100

esatnt genprozentansatz der BHJ WBUJ

W _B HJ% = 100.

H^Scinti Ilator

Das anzustrebende Hüllenvolumen erhält man über die gewünschte Absorption der Bulk-Hetero-Junction . Die Absorption kann über die Schichtdicke r _B Hj des Hüllenvolumens und demnach über die Absorptionslänge des emittierten Lichts eingestellt wer ^¬ den. Das Hüllenvolumen setzt sich aus dem Gesamtvolumen mit den Radien r _Sc intiiiator und r _B Hj abzüglich der Innenkugel, dem Szintillator, zusammen. Es lässt sich, wie folgt, berechnen.

Anzustrebendes Hüllenvolumen (V _BHJ ) und -dicke VBHJ =

Als Beispiel für einen Szintillator mit Radius

r _Sc intiiiator = 1,8 ym und einer angestrebten Mantelabsorptions- schichtdicke von r _B Hj = 0,15 ym ergibt sich ein optimaler Füllfaktor V _BHJ % : ^" _Sc intiiiator% von 37%: 63%. Bei typischen Dich ^¬ ten von P _BHJ = 1,2 g/ml sowie

Pscintiiiator = 7,2 g/ml ergibt dies ein Gewichtsverhältnis W _BH j: scintiiiator von etwa 1:10.

Hierbei ist noch insbesondere darauf hinzuweisen, dass dieses Masseverhältnis abhängig ist vom Durchmesser des Szintilla- tors und dessen Dichte. Je größer der Partikel, desto weniger photoaktives Material wird benötigt, um die oben genannten Bedingungen zu erfüllen. Die Volumenverhältnisse sind durch den Durchmesser der Szintillatoren und die Eindringtiefe des Lichts in das photoaktive Material gegeben. Mittels der Dich ^¬ te kann dann das Masseverhältnis gemäß den obigen Formeln be- rechnet werden. Beispielsweise ist für einen 2 ym großen

Gd202S-Partikel bei einer Eindringtiefe von 130 nm ein Mas ^¬ senverhältnis von etwa 1:14 optimal, während für einen 10 ym großen Partikel das Massenverhältnis auf 1:75 ansteigt. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin ^¬ dung einen Röntgendetektor, Gammadetektor oder UV-Detektor, welcher die erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel umfasst. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst der Röntgendetektor, Gammadetektor oder UV-Detektor ein Substrat mit einem ersten elektrischen Kontakt und optional einer ersten Zwischenschicht, eine Schicht, umfassend die erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel, optional eine zweite Zwi- schenschicht , und einen zweiten elektrischen Kontakt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist das Substrat nicht besonders beschränkt und kann alle Substrate umfassen, welche gewöhnlich in Röntgendetektoren, Gammadetektoren oder UV- Detektoren verwendet werden. So kann es beispielsweise Glas, Indiumzinnoxid (ITO), Aluminiumzinkoxid, dotierte Zinkoxide, Silizium, etc. umfassen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Substrat einen ersten elektrischen Kontakt wie ein Metall, beispielsweise Cu, Ag, Pd, Pt, Cr, Au oder AI, ITO, Aluminiumzinkoxid, dotierte Zinkoxide, etc., und optional ei ^¬ ne erste Zwischenschicht aufweisen, wie sie beispielsweise in elektroorganischen Bauteilen vorhanden sind. Das Material der Elektrode und/oder des Substrats richtet sich hierbei nach der Anwendung als Röntgendetektor, Gammadetektor oder UV- Detektor, wobei unterschiedliche Materialien für die Detekti- on dieser unterschiedlichen Strahlungsarten Anwendung finden, da sie beispielsweise in bestimmten Ausführungsformen für die Strahlung transparent sein sollen. So eignet sich beispiels ^¬ weise AI nicht für UV.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen reflektiert das Material der Elektroden und/oder des Substrats das von den

Szintillatorpartikeln emittierte Licht. Durch die reflektie ^¬ rende Wirkung der Kontakte auf die emittierte Strahlung kann erreicht werden, dass emittiertes Licht nicht aus der aktiven Zone entweicht. Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfassen der erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrische Kontakt und/oder das Substrat somit ein Material bzw. beste ^¬ hen aus diesem, welches die emittierte Strahlung der

Szintillatorpartikel reflektiert. Hierbei sind beispielhaft Metalle wie Au, Ag, Pd, Pt, AI, Cr oder Cu zu nennen, jedoch sind

eine Vielzahl weiterer Materialien bekannt, so dass die Mate ^¬ rialien der elektrischen Kontakte nicht weiter beschränkt sind, so sie die emittierte Strahlung der

Szintillatorpartikel reflektieren. Durch die entsprechende Ausgestaltung kann das detektierte Signal des Detektors wei- ter verbessert werden.

Der erfindungsgemäße Detektor kann in bestimmten Ausführungs ^¬ formen optional Zwischenschichten / Interlayer enthalten, welche den Übergang zwischen der aktiven Schicht und den Kontaktschichten und somit die Kontaktierung der Probe verbessern. Diese Interlayer sind in der Regel lochleitende organische Halbleiter oder elektronenleitende organische Halblei- ter. Als Lochleiter kann man z.B. PEDOT:PSS, P3HT, MDMO-PPV, MEH-PPV, TFB verwenden, während als Elektronenleiter PCBM Anwendung finden kann. Beispielsweise können auch anorganische Interlayer verwendet werden wie z.B. ZnO oder TiO.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Röntgendetektors , Gamma- detektors oder UV-Detektors, umfassend

a) Bereitstellen eines Pulvers, umfassend die erfindungsge ^¬ mäßen beschichteten Szintillatorpartikel ;

b) Aufbringen des Pulvers auf ein Substrat, umfassend einen ersten elektrischen Kontakt und optional mindestens eine erste Zwischenschicht;

c) Ausüben von Druck zur Verdichtung des Pulvers;

d) optional Aufbringen mindestens einer zweiten Zwischenschicht; und

e) Aufbringen eines zweiten elektrischen Kontakts.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Röntgendetektors, Gammadetektors oder UV-Detektors kann der Mate- rialverlust auf ein Minimum reduziert werden, wenn man es mit Verfahren wie Sprühen oder Schleudern vergleicht. Über Druck ist es auch möglich die Dichte der gesinterten Schicht zu va ^¬ riieren. Dies ist insbesondere ein besonderer Parameter, wenn man an röntgenabsorbierende Schichten denkt. Mit diesem Sin- terverfahren ist es möglich, viel höhere Dichten zu erzielen im Vergleich zum Sprühen, Schleudern oder Rakeln, was einen positiven Effekt auf die benötigte Schichtdicke hat. Je dün ^¬ ner die Schicht, desto geringer ist die Spannung die man ap ^¬ plizieren muss, um eine bestimmte elektrische Feldstärke zu erzielen. Dichtere Schichten weisen darüber beispielsweise eine höhere Röntgenabsorption auf und eine verbesserte elek ^¬ trische Leitfähigkeit auf. Dabei wird die zu verarbeitende Substanz umfassend die erfin ^¬ dungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel gemäß be ^¬ stimmten Ausführungsformen als Pulver, bevorzugt als trockenes Pulver auf die jeweilige zu beschichtende Grundlage / Substrat aufgebracht und anschließend unter Ausüben von

Druck, beispielsweise mit einem Stempel, einer Rolle, etc. bei einer bestimmten Sintertemperatur, beispielsweise auch Raumtemperatur von 20 - 25°C, und Sinterzeit verdichtet.

Hierbei verdichten sich die Partikel des Ausgangsmaterials und die Porenräume werden aufgefüllt. Sowohl Festphasensin ^¬ tern, d.h. Materialverdichtung ohne Aufschmelzen des Pulvers mit den erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikeln, als auch das Flüssigphasensintern, d.h. Materialverdichtung über Aufschmelzen des Pulvers (z.B. direkt an der Kontaktfläche zwischen Sinterstempel und orga ^¬ nischer Oberfläche), sind denkbar. Durch die Verdichtung der Moleküle über Druck und ggf. Temperatur werden die Zwischen ^¬ räume derart minimiert und verdichtet, so dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung elektrischer Ladungstransport z.B. über Hopping- bzw. Redox-Prozesse zwischen den einzelnen Molekülen oder Polymersträngen möglich wird. Auf diese Weise sind homogene organische Materialschichten hoher (und auch geringer) Schichtdicke, ohne aufwändige Vakuumprozesstechnik bei hohem Durchsatz und ohne gesundheitliche Risiken durch eventuelle Lösemittel, realisierbar.

Das Ausüben von Druck ist erfindungsgemäß nicht besonders be ^¬ schränkt und kann durch geeignete Vorrichtungen erzielt wer ^¬ den. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird der Druck uni- direktional, z.B. durch Verwenden eines Stempels oder einer Rolle ausgeübt, welche bevorzugt mit einer Anti-Haft- Beschichtung, beispielsweise Teflon®, beschichtet sind, oder isostatisch, beispielsweise durch eine unter Druck gesetzte Flüssigkeit (z.B. Öl), ausgeübt. Durch die Beschichtung mit einer Anti-Haft-Beschichtung, beispielsweise Teflon®, lassen sich insbesondere sehr homogene Oberflächen der Schicht er ^¬ zielen. Auch lässt sich die Verwendung von Stempeln und/oder Rollen verfahrenstechnisch einfach umsetzen. Das Material des Stempels oder der Rolle ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise Aluminium, Stahl, PVC oder Teflon® umfas ^¬ sen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird der Druck isostatisch durch eine unter Druck gesetzte Flüssigkeit (z.B. Öl) ausgeübt, was eine einfachere Verarbeitung mit sich brin ^¬ gen kann.

Der Druck, der ausgeübt wird, ist nicht besonders beschränkt, sofern ein Sintern bewirkt wird. Gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen wird ein Druck von 0,1 bis 10.000 MPa, weiter bevorzugt 0,5 bis 200 MPa und besonders bevorzugt von 1 bis 50 MPa ausgeübt. Auch ist die Sinterzeit nicht besonders be ^¬ schränkt und beträgt gemäß bestimmten Ausführungsformen 0,1 s bis 60 min, bevorzugt 1 s bis 30 min und besonders bevorzugt 5 bis 10 min. Bei zu langer Sinterzeit werden keine besseren Ergebnisse erzielt und es kann zu einer Verschlechterung der Schicht kommen, wohingegen zu kurze Sinterzeiten kein ausreichendes Verbacken der Schicht erzielen können. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Substrat in

Schritt c) vor dem Ausüben des Drucks zur Verdichtung des Pulvers aufgeheizt werden, beispielsweise auf eine Temperatur von 30 bis 300°C, bevorzugt 50 bis 200 °C. Hierdurch kann der Sintervorgang verbessert werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten lassen sich anhand der Morphologie sowie der Oberflächenbeschaffenheit der gesinterten Schicht (eventuell vereinzelt oder ganzflächig aufgeschmolzene Bereiche) nachweisen und charakterisieren. Eventuell können auch indirekt Rückschlüsse auf einen Sinter- prozess, z.B. durch das Fehlen von Lösemittelspuren, Additiven und Dispergatoren, gezogen werden. Als Untersuchungsmethoden kommen in Frage: Optische Mikroskopie, Rasterelektro ^¬ nenmikroskopie, atomare Kraftmikroskopie, Sekundärionenmas- senspektroskopie, Gaschromatographie, Cyclovoltametrie etc.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rönt- gendetektors , Gammadetektors oder UV-Detektors ist das Sub- strat nicht besonders beschränkt und kann alle Substrate um ^¬ fassen, welche gewöhnlich in organischen Bauteilen verwendet werden. So kann es beispielsweise Glas, Indiumzinnoxid (ITO), Aluminiumzinkoxid, dotierte Zinnoxide, Silizium, etc. umfas- sen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Substrat einen ersten elektrischen Kontakt wie ein Metall, beispielswei ^¬ se Cu oder AI, ITO, Aluminiumzinkoxid, dotierte Zinkoxide, etc., und optional mindestens eine erste Zwischenschicht auf ^¬ weisen, wie sie beispielsweise in elektroorganischen Bautei- len vorhanden sind.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann den beschichteten Szintillatorpartikeln vor dem Ausüben von Druck bzw. dem Sintern noch zusätzliches photoaktives Material zugegeben wer- den, um die Porenräume zwischen den beschichteten

Szintillatorpartikeln besser füllen zu können. Auch kann in bestimmten Ausführungsformen beispielsweise eine weitere Komponente wie ein sekundäres Donorpolymer vom p-Typ zugegeben werden .

Die beschichteten Szintillatorpartikel werden hierbei im er ^¬ findungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Röntgendetek- tors, Gammadetektors oder UV-Detektors gemäß bestimmten Aus ^¬ führungsformen als Pulver bereitgestellt, wobei das Pulver erfindungsgemäß nicht weiter beschränkt ist. Bevorzugt wird das Pulver als trockenes Pulver bereitgestellt, wobei es ge ^¬ mäß bestimmten Ausführungsformen auch mit ein wenig Lösungsmittel versetzt sein kann, beispielsweise mit weniger als 10 Gew.%, oder weniger als 5 Gew.%, bezogen auf die Masse des Pulvers. Wenn das Pulver mit ein wenig Lösungsmittel versetzt ist, kann es klebrig werden, wodurch seine Verarbeitung, beispielsweise beim Aufbringen auf das Substrat, erleichtert werden kann, und auch kann ggf. dadurch weniger Heizen des Substrats erforderlich sein.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen besteht das Pulver umfassend die erfindungsgemäßen beschichteten Szintillatorpartikel aus Pulverkörnern mit einem Durchmesser von 0,01 bis 200 ym, bevorzugt 0,5 bis 100 ym und besonders bevorzugt 1 bis 10 ym. Bei zu großen Pulverkörnern kann ein Verdichten erschwert sein, wohingegen bei zu kleinen Pulverkörnern die Verarbeitung erschwert sein kann. Die besten Ergebnisse werden mit Partikelkörnern mit einem Durchmesser von 1 bis 10 ym erhalten, wobei der Partikeldurchmesser beispielsweise anhand einer Siebanalyse bestimmt werden kann und entsprechende Sie ^¬ be mit Löchern von 1 und 10 ym Anwendung finden können. Nach der Herstellung der Schicht im Schritt b) und/oder c) können optional mindestens eine zweite Zwischenschicht im Schritt d) und dann ein zweiter elektrischer Kontakt (Metall wie AI, Cu oder ITO, Aluminiumzinkoxid, dotierte Zinnoxide, etc.) im Schritt e) aufgebracht und diese bevorzugt

mitgesintert werden. Alternativ können auch optional eine zweite Zwischenschicht und dann ein zweiter elektrischer Kontakt durch andere Verfahrensschritte wie beispielsweise Auf ^¬ dampfen, Sprayen, etc. aufgebracht werden. Auch kann der zweite elektrische Kontakt beispielsweise als Festschicht durch Aufkleben aufgebracht werden. Daneben kann der zweite elektrische Kontakt auch als neue Unterschicht / neues Sub ^¬ strat dienen, auf dem wiederum mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine neue Schicht aufgebracht werden kann. Somit sind erfindungsgemäß auch Multischichtstrukturen denkbar. Auch kann eine Schicht umfassend die erfindungsgemäßen beschichte ^¬ ten Szintillatorpartikel auf eine Schicht umfassend andere erfindungsgemäße beschichtete Szintillatorpartikel aufge ^¬ bracht werden, so dass auch hier Multilagen entstehen können, die getrennt voneinander oder auch zusammen gesintert werden können.

Gemäß alternativen Ausführungsformen kann auch die Schicht umfassend die erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel auf einem Substrat aufgebracht werden, welches kein Elektrodenmaterial umfasst, wie beispielsweise Glas, und elektrische Kontakte können dann seitlich des Pul ^¬ vers in Schritt b) oder des verdichteten Pulvers in Schritt c) , also beispielsweise ebenso auf das Substrat neben der Schicht, angebracht werden.

Die Fläche der Schicht umfassend die erfindungsgemäßen be- schichteten Szintillatorpartikel ist erfindungsgemäß der An ^¬ wendung angepasst, beträgt für humanmedizinische Anwendungen beispielsweise zwischen 2x2 cm ² (z.B. für Dentalaufnahmen), 20x20cm ² (z.B. für die Mammographie) bis zu 43x43 cm ² (z.B. für Lungenaufnahmen) . Für Anwendungen in der industriellen Messtechnik oder Veterinärmedizin kann die Fläche der Detektoren auch kleiner oder größer sein.

Um die Schicht genauer auf dem Substrat lokalisieren zu können, kann das Aufbringen des Pulvers gemäß bestimmten Ausfüh- rungsformen lokal begrenzt werden, beispielsweise unter Ver ^¬ wendung eines Rahmens, weiter bevorzugt unter Verwendung eines Rahmens, der zumindest auf der Innenseite mit einer Anti- Haft-Beschichtung, beispielsweise Teflon® beschichtet ist. Die Form des Rahmens ist hierbei nicht besonders beschränkt und kann rund/ringförmig, oval, quadratisch, rechteckig oder in einer anderen Form sein. Auch ist die Höhe des Rahmens nicht weiter beschränkt, kann jedoch bevorzugt eine solche Höhe aufweisen wie die Dicke der Schicht, die durch das er ^¬ findungsgemäße Verfahren hergestellt werden soll, oder eine größere Höhe. So kann die Schicht nach der Herstellung gemäß bestimmten Ausführungsformen eine Dicke von wenigstens 1 ym, bevorzugt wenigstens 10 ym und weiter bevorzugt wenigstens 100 ym aufweisen. Nach oben hin ist die Dicke der Schicht vom beabsichtigen Verwendungszweck abhängig, kann aber gemäß be- stimmten Ausführungsformen auch mehrere 100 ym (beispielsweise Röntgendetektoren) oder mehr betragen. Das Material des Rahmens ist nicht besonders beschränkt und kann beispielswei ^¬ se Aluminium, Stahl, PVC oder Teflon® umfassen. Beim Sintern der erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel entstehen durch Berührung der einzelnen Pulverkörner Strompfade, auf denen die photogenerierten Ladungsträger zu den Kontakten abgeführt und als Photostrom (bzw. „Röntgenstrom" ) nachgewiesen werden können, wie dies beispielsweise in Figur 4 dargestellt ist, in der 31 und 32 Elektroden (beispielsweise jeweils AI und ITO oder ein ande ^¬ res Material) und 33 die beschichteten Szintillatorpartikel darstellen. In Figur 5 ist eine andere Ausführung eines beispielhaften röntgensensitiven, gammasensitiven bzw. UV-sensitiven Bauteils dargestellt. Hier sind noch zwei zusätzliche Zwischenschichten ( Interlayers ) 34, 35 zwischen den Kontakten und die gesinterte Schicht eingebracht. Diese haben die Funk- tion die Injektion von Ladungsträgern von den Elektroden in die gesinterte Schicht zu reduzieren und damit einen geringen Leckstrom (Dunkelstrom) zu ermöglichen. Diese Interlayers sind in der Regel lochleitende organische Halbleiter oder Elektronleitende organische Halbleiter. Als Lochleiter kann man z.B. PEDOT:PSS, P3HT, MDMO-PPV, MEH-PPV, TFB verwenden, während als Elektronenleiter PCBM Anwendung finden kann. Auch anorganische Interlayers sind nicht ausgeschlossen, wie z.B. ZnO oder TiO. Die Sinterung kann mittels Stempeln (siehe Figur 6) bzw. Walzen (siehe Figur 7) erfolgen, wobei das Substrat 72 auf eine Heizplatte 71 aufgebracht ist, darauf eine untere Elektrode 73, z.B. ITO, Au, Cr, Cu, Ag, Pt, und darauf die Schicht aus beschichteten Szintillatorpartikeln 74. In Figur 6 wird der Druck mg über eine Druckform 75, die in einen Füllring / Rahmen 76 passt, aufgebracht, wobei die Druckform optional be ^¬ heizt werden kann. Im Fall des Walzens mit einer Walze 70 in Figur 7, welche ebenfalls optional beheizbar ist, sind die Geschwindigkeit, die Temperatur und der Druck die wichtigsten Parameter. Vor dem Walzen kann das fließfähige Halbleiterma ^¬ terial umfassend die beschichteten Szintillatorpartikel bei ^¬ spielsweise mittels einer Rakel trocken auf das Substrat in entsprechend größerer Dicke homogen geschichtet werden. Im Fall des Stempeins in Figur 6 sind die Temperatur, der Druck und die Zeit die entscheidenden Parameter.

Figuren 8 und 9 zeigt den Mechanismus des Sintern in mikro ^¬ skopischer Darstellung. In Figur 8 ist das unverdichtete Pul- ver der beschichteten Szintillatorpartikel 74 auf dem Sub ^¬ strat 72 in den Füllring 76 eingefüllt. Der Abstand zwischen den Pulverteilchen ist groß und es besteht nicht notwendigerweise ein durchgehender Kontakt. Figur 9 zeigt die gesinterte Schicht der beschichteten Szintillatorpartikel 74 nach der

Verdichtung unter Druck und Temperatur. Die Partikel berühren sich und wurden durch das Anschmelzen und Pressen verformt.

Nach der Sinterung wird beispielsweise eine Aluminium-Kathode (Schichtdicke ca. 200 nm) mittels physikalischer Gasphasenab- scheidung auf der gesinterten Schicht aufgedampft. Alternativ konnte gezeigt werden, dass es möglich ist bereits während des Sintervorgangs ein Stück ausgestanzte Alufolie als Top- Kontakt / obere Elektrode 77 einzubringen (siehe Figur 10) .

Eine weitere Alternative zur Aufbringung eines zweiten Kon ^¬ takts oder einer zweiten Schicht ist in Figur 11 gezeigt. Da ^¬ bei werden zwei verschiedene Pulver der beschichteten

Szintillatorpartikel 74 und 74 ^λ übereinander geschichtet und gemeinsam gepresst.

In Figur 12 wird eine weitere Ausführungsform einer „Sintermaschine" für einen Roll-To-Roll-Prozess vorgestellt. Hierbei handelt es sich um ein „beheizbares Walzwerk". Prinzipiell gibt es bereits Maschinen die so etwas leisten, etwa in Form elektrofotografische Maschinen (Kopierer und Laserdrucker) , und die entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren adap ^¬ tiert werden können. In Figur 12 ist ein Prinzipschema eines Kopierers abgebildet, der zur Herstellung solcher Sin- terschichten auf flexiblen Substraten 80 in der Lage wäre, wenn die Kartusche 84 mit einem Material mit den beschriebe ^¬ nen beschichteten Szintillatorpartikeln gefüllt wird. Die Bildtrommel 86 wird hierbei durch die Aufladevorrichtung 81 elektrostatisch aufgeladen, Licht aus einer Lichtquelle 82 wird durch die Vorlage V, die die zu bildende gewünschte

Struktur wie beim Kopieren abbildet, reflektiert und über die Linse 83 auf die Bildtrommel 86 gestrahlt, und somit werden entsprechend Bildbereiche auf der Bildtrommel 86 durch Lö- sehen der Ladung mit dem reflektierten Licht gebildet. Nun wird das Material mit den beschriebenen beschichteten

Szintillatorpartikeln mittels der Kartusche 83 auf die Bild ^¬ trommel 86 aufgetragen und auf das durch die Auflagevorrich- tung 85 geladene Substrat 80 appliziert, wobei das Substrat 80 durch die Bildtrommel 86 und Gegenwalze 88 geführt wird. Als Fixiereinheit sind beheizte Walzen 87 vorgesehen, die beispielsweise bei 140 - 180°C das Material aufsintern. Alle Materialien des erfindungsgemäßen Sinterprozesses sind elekt- rostatisch aktiv und könnten aus (Toner) Kartuschen appliziert werden. Auch Elektroden können auf diese Weise appliziert werden .

Für nicht flexible Substrate kann eine adäquate Anordnung der Kopierermodule über einen linearen Substrattransport erfol ^¬ gen .

Die Herstellung und effiziente Fertigung von (organischen) Schichtsystemen kann somit durch R2R-Prozesse (beispielsweise mehrfacher Durchlauf der Substrate in einer Sinterkaskade) durchgeführt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfin ^¬ dung die Verwendung der erfindungsgemäßen beschichteten

Szintillatorpartikel zur Detektion von hochenergetischer

Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, Gamma- und/oder Röntgenstrahlung .

Die obigen Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbil- düngen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Beispiele

Die Erfindung wird im Anschluss anhand einiger beispielhafter Ausführungsformen dargestellt, die diese jedoch nicht ein- schränken.

Typisches Bauteil, Elektrische Charakterisierung und Röntgen- sensitivität :

Ein erfindungsgemäßer typischer Röntgendetektor basiert auf dem Prinzip der Figur 4. Für das vorgeschlagene Material aus Figur 4 wird als Ausführungsbeispiel die Kombination

Szintillatorpartikel Gd202S:Tb (GOS) ummantelt von einer pho- to- und elektrisch-aktiven BHJ-Hülle bestehend aus P3HT und PCBM als beschichtete Szintillatorpartikel 33 vorgestellt. Die BHJ-Schicht wird dabei begrenzt durch eine ITO-Anode mit ca. 100 nm Dicke als Elektrode 31 und eine mittels thermi ^¬ scher Aufdampfung abgeschiedenen AI-Kathode als Elektrode 32. Die Schichtdicke der AI-Kathode beträgt ca. 250 nm. Die akti ^¬ ve Diodenfläche beträgt 1mm ² .

Details zur Synthese:

Herstellung von Sinterschichten bestehend aus Materialien einer BHJ und einem Szintillatormaterial, aufgeteilt in 2 un ^¬ abhängige Prozessschritte.

Herstellung eines Pulvers aus P3HT/PCBM/GOS für Sinterschich ^¬ ten :

Zunächst wird die Herstellung eines homogen verteilten partikulären Pulvers aus den für die Schichtbildung notwendigen Materialien in einem Chemielabor skizziert.

Alle Materialien und Lösemittel werden gereinigt und sauer ^¬ stofffrei in einer Glovebox oder unter adäquaten Bedingungen vorbereitet, ebenso werden alle Arbeiten bis zur konfektio ^¬ nierten, gebrauchsfähigen Materialmischung unter solchen Be- dingungen durchgeführt.

P3HT und PCBM werden dazu im gleichen Masseverhältnis in Chloroform in einem Rundkolben gelöst. Während der Behandlung der Lösung dieses Gemisches in einer Ultraschallwanne werden dann GOS-Partikel (Durchmesser ca. 5 ym, bestimmt durch

Coulter Counter sowie mikroskopisch) im 4-fachen Masseverhältnis (bezogen auf die BHJ) zugemischt. Dadurch werden die unlöslichen GOS-Partikel in optimaler Verteilung in der Mischung gehalten. Ist diese Situation erreicht, wird sono- grafiert und die sonografierte Mischung wird mit dem etwa 1,5-fachen Volumen Ethanol versetzt. Die Ethanolzugabe be ^¬ wirkt sofort die Bildung feinster in ihrer Zusammensetzung homogener Mischpartikel, die sich nach Abschaltung des Ultra ^¬ schalls langsam absetzen.

Der Rundkolben wird nun an einem Vakuumrotationsverdampfer mit Inertgasspülung angeschlossen, dass bei der eingestellten Badtemperatur größtenteils das Chloroform aus der Mischung entfernt wird (ca. 30°C).

Die zurückbleibende ethanolische Partikelsuspension wird nun mittels einer Schlenkfritte abgesaugt und mehrmals mit Etha- nol gewaschen und im Inertgasstrom getrocknet. Die Ausbeuten sind nahezu quantitativ.

Vor der Weiterverarbeitung des gewonnenen Halbleitermaterials wird dieses im Inertgas entweder in einem Mörser oder in einer Vibrationskugelmühle fein gemahlen. Diese Nachbehand ^¬ lung dient nur der Bildung eines fließfähigen Pulvers nach der Trocknung des Fritteninhalts .

Durchführung der Sinterung / Deviceherstellung:

Um eine organische Röntgen- (X-Ray- ) Fotodiode mit einer gesin ^¬ terten P3HT/PCBM/Szintillator-Schicht zu realisieren, wird nun die aktive Fläche einer ITO-Anodenstruktur (z.B. strukturiertes ITO-Glas) mit dem fließfähigen P3HT/PCBM/GOS-Pulver bedeckt. Um gezielte Schichtdicken einzustellen und die zu sinternde Fläche genau zu definieren, kann ein Füllring des ^¬ sen Durchmesser um ca. lOOym größer ist als derjenige der Druckform (Sinterstempel) auf dem ITO-Substrat aufgesetzt werden. So wird der Materialverbrauch genauestens dosiert und der Sinterrand wird homogen begrenzt. Gleichzeitig wird die Materialmenge vor dem Sinterprozess gewogen und damit eine gute Kontrolle über die spätere Schichtdicke erreicht. Hier ^¬ bei befindet sich das ITO-Substrat auf einer Heizplatte mit einer Temperaturregelung von Raumtemperatur bis > 160°C. Über eine Druckapparatur wird die Druckform (Sinterstempel) in den Füllring auf das kolloide P3HT/PCBM/GOS Pulver gedrückt. Da ^¬ bei kommen Drücke im Bereich von 1-20 MPa, beispielsweise ca. 5 MPa, zum Einsatz. Zusätzlich wird die Heizplatte auf eine Temperatur von 140 °C geheizt. Druck und Temperatur bewirken nun eine Verdichtung des kolloiden Pulvers auf der ITO Anode. Nach einer Sinterzeit von ca. 5-10 Minuten wird der Druck gelöst und die Druckform schließlich wieder entfernt. Zurück bleibt eine auf der ITO-Anode fixierte, gesinterte Schicht (erzielte Schichtdicke beispielweise 150 ym) . Um Rückstände des Pulvers auf der Druckform bzw. ein Aufbrechen der gesinterten Schicht beim Abziehen der Druckform zu verhindern, kann diese z.B. aus Aluminium oder Stahl hergestellte Form auf der Druckfläche mit Teflon (z.B. mittels CVD, chemical vapour deposition) beschichtet werden. Auch eine Druckform komplett aus Teflon ist möglich.

Nach der Sinterung wird eine Aluminium-Kathode (Schichtdicke ca. 250 nm) mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf der gesinterten Schicht aufgedampft.

In Figur 13 ist die Stromdichte-Spannungscharakteristik im Dunklen einer organischen Fotodiode (91) mit einer gesinterten, reinen P3HT/PCBM-Schicht ohne Gd202S : Tb-Szintillator dargestellt. Zum Vergleich ist die typische Stromdichte- Spannungscharakteristik einer organischen Fotodiode (92) für die Kombination aus einem Gd202S : Tb-Kern ummantelt von einer photo- und elektrisch-aktiven BHJ-Hülle bestehend aus P3HT und PCBM abgebildet. Die Schichtdicken betragen 175 ym für Probe 91 und 90 ym für Probe 92. Für beide Diodenkonzepte wurde die Dunkelstrom-Charakteristik gemessen. Die Dunkelstromdichte erreicht in beiden Fällen bei -10V den Wert

3, 0 10-6 mA/cm ² . In der Figur 14 wurde für beide Probentypen, d.h. ohne GOS (91) bzw. mit GOS (92), die Röntgensensitivität in Elektro- nen/nGy/pixel als Funktion der angelegten Sperrspannung ge- messen. Dabei wurde der gemessene Strom in Ampere als Funkti ^¬ on der Dosisleistung in Gy/s auf die typische Fläche eines Pixels skaliert. Als typische Pixelgröße wurde eine Fläche von 100 ym x 100 ym angenommen. Für beide Probentypen beobachtet man eine signifikante Zunahme der Röntgensensitivität mit der externen Spannung. Dieser Effekt wird auf die Erhö ^¬ hung des internen elektrischen Feldes zurückgeführt, wodurch die Extraktion photogenerierter Ladungsträger durch eine zunehmende Bandverbiegung des HOMOs im P3HT bzw. LUMOs im PCBM ansteigt. Auffällig ist die Zunahme der Röntgensensitivität um nahezu eine Größenordnung der GOS/P3HT-PCBM Proben im Vergleich zu reinen P3HT/PCBM Proben. Somit konnte das oben beschriebene Konzept der Röntgenquant-Absorption über den

Szintillatorkern mit anschließendem Energietransfer auf und Ladungstransport über die organische Hülle erfolgreich bestä- tigt werden.

Folglich konnte erstmals ein neuartiges, sinterfähiges Mate ^¬ rial bestehend aus Szintillator-Partikelkernen mit einer organischer Photodetektions- und Ladungstransport-Schale für die Röntgendetektion demonstriert werden. Dieses Konzept lässt sich analog auf die UV-Detektion bzw. Gammadetektion übertragen .