1. 二维材料薄膜的制备
（1）二硫化钼（MoS₂）薄膜的生长
生长系统：采用热壁金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统。
基底处理：使用4英寸Si基底，表面涂覆300纳米厚的SiO₂。基底依次用丙酮和异丙醇（IPA）清洗，并用N₂气体干燥。
生长过程：
将基底垂直放置在炉中心，炉内放置NaCl颗粒以控制MoS₂晶粒尺寸。
使用0.1克钼六羰基（MHC）溶解在10毫升二甲基硫醚（DMS）中作为前驱体，注入反应室。
系统抽真空至低于10⁻⁴托，炉温升至580°C，保持在10.0托的气压下，通入310 sccm的Ar和5 sccm的H₂。
前驱体流量从0.8 sccm增加到1.8 sccm，持续21小时。
最后在Ar气氛下冷却至室温。
特性验证：通过光致发光、拉曼光谱和原子力显微镜测量确认MoS₂薄膜的大面积均匀性。
（2）双层石墨烯的制备
铜箔退火：在1000°C的H₂环境中退火1小时。
单层石墨烯生长：在1000°C下通入8 sccm的CH₄和50 sccm的H₂生长单层石墨烯。
双层石墨烯制备：
在单层石墨烯上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为支撑层。
将铜箔浮在过硫酸铵（APS）溶液中去除，用去离子水清洗24小时。
将其转移到另一层单层石墨烯上，并在真空下干燥24小时。
2. 器件制备
（1）柔性基底处理
在30微米厚的聚酰亚胺（PI）基底上沉积50纳米厚的Al₂O₃，以防止水分渗透。
使用光刻工艺和热蒸发技术构建底栅（Cr/Au，3纳米/30纳米）。
通过原子层沉积（ALD）构建3纳米Al种子层和20纳米Al₂O₃栅介质。
（2）数据线和电极制备
使用光刻工艺和反应离子刻蚀（RIE）技术在O₂等离子体下制备数据线（Cr/Au，3纳米/30纳米）。
将双层石墨烯转移到器件上，并在真空下干燥过夜。
使用光刻和RIE技术在SF₆等离子体下定义源漏电极和通道区域。
（3）背板和闪烁体集成
在器件上沉积50纳米厚的Al₂O₃作为封装层。
使用光刻和金属沉积（Cr/Au，50纳米/100纳米）构建TFT通道的光屏蔽层。
使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）印章将整个器件从临时基底（玻璃）转移到300微米厚的Gd₂O₂S闪烁体上，并使用光学清洁树脂作为Gd₂O₂S和2D材料背板之间的粘合剂。
1. 基于二维材料的柔性X射线探测器的设计与实现
背板材料的创新：首次将二维材料（特别是二硫化钼（MoS₂）和石墨烯）应用于柔性X射线探测器的背板设计中。这种材料组合不仅提供了优异的载流子迁移率（17.31 cm²/V·s）和光响应性（9.37 A/W），还具备良好的机械柔韧性，能够贴合非平面目标表面，减少图像失真。
大面积柔性背板的实现：成功制备了覆盖3 cm × 3 cm大面积、包含3600个像素的柔性背板。这种大面积的柔性设计在以往的研究中较为少见，为实际应用中的大面积成像提供了可能。
2. 高性能光电探测器的开发
高灵敏度光电探测器：开发的石墨烯/MoS₂光电探测器在闪烁体发射波长（544 nm）附近展现出高达9.37 A/W的光响应性，远超传统硅基光电探测器（通常在0.1-0.3 A/W）。这种高灵敏度使得探测器能够在低剂量X射线（如57 μGy）下实现高质量成像，减少了对患者或检测对象的辐射剂量。
快速响应特性：光电探测器的响应时间（38 ms）满足了静态成像（200-500 ms）的要求，且通过优化设计有望进一步提升，以适应动态成像的需求。
3. 机械柔性和图像质量的双重优化
几何适应性：柔性X射线探测器能够贴合非平面目标表面，有效解决了传统平板探测器在成像非平面物体时的图像失真和非均匀性问题。通过实验验证，弯曲的探测器能够在整个成像平面上实现均匀的电流分布，显著提高了图像质量。
抗弯曲性能：通过有限元分析（FEA）和实验验证，证明了探测器在弯曲半径低至10R时仍能保持稳定的闪烁体发光特性和背板电学特性，确保了在复杂几何形状下的可靠成像。
