中國粉體網(wǎng)訊  近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所薄膜硅太陽電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)博士張?jiān)葡�,、劉渝城等合作,，在高溫下穩(wěn)定工作的類鈣鈦礦單晶X射線探測器研究中取得進(jìn)展。

X射線探測器廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷,、環(huán)境監(jiān)測,、工業(yè)無損檢測、安全檢查等領(lǐng)域�,，F(xiàn)用于X射線探測的材料普遍存在制備溫度高,、工藝復(fù)雜、成本高等特點(diǎn),。近幾年，低成本,、制備工藝簡單的有機(jī)無機(jī)雜化鉛鹵鈣鈦礦在直接X射線探測方面已展現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì),，如X射線吸收系數(shù)高、檢測限低以及靈敏度高等,。

目前,，有機(jī)無機(jī)雜化鉛鹵鈣鈦礦要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步應(yīng)用還存在以下幾個(gè)挑戰(zhàn)：（1）含有大量的高毒性鉛，會(huì)限制其廣泛應(yīng)用,；（2）含有有機(jī)組分,，其熱穩(wěn)定性較差；（3）離子遷移率高,，使得制備的器件工作穩(wěn)定性差,，尤其是需要在高電場下工作的X射線探測器，離子遷移導(dǎo)致非常明顯的響應(yīng)不穩(wěn)定性,；（4）體電阻率低,，使得器件產(chǎn)生較高的暗電流。以上幾個(gè)問題極大地限制了有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料在X射線探測方面的應(yīng)用,。

全無機(jī)Cs₃Bi₂I₉單晶具有熱穩(wěn)定性好（550 ℃不分解）,、不含高毒性鉛、離子遷移率低和體電阻率高等特點(diǎn),，很好地解決了有機(jī)無機(jī)鉛鹵鈣鈦礦存在的不足,。然而，Cs₃Bi₂I₉的結(jié)構(gòu)為缺陷型鈣鈦礦,，這種材料在低溫溶液中一旦達(dá)到臨界點(diǎn),，極易成核，即在存在優(yōu)勢晶核的條件下,，也會(huì)繼續(xù)大量成核,，難以控制。因此，低溫溶液法生長大尺寸,、高質(zhì)量的Cs₃Bi₂I₉晶體存在一定的挑戰(zhàn),。針對這一難點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種成核控制的低溫溶液法來培養(yǎng)大尺寸的Cs₃Bi₂I₉鈣鈦礦單晶,。利用該技術(shù),，成功獲得厘米級(jí)大小的高質(zhì)量單晶。更重要的是,，Cs₃Bi₂I₉單晶具有X射線吸收效率高,、缺陷態(tài)密度低、離子遷移率低,、噪聲電流低等優(yōu)勢,，因此，使用Cs₃Bi₂I₉單晶制備的探測器對X射線表現(xiàn)出較高的探測性能,。在50 Vmm^-1的電場強(qiáng)度下,，Cs₃Bi₂I₉單晶X射線探測器的靈敏度達(dá)到1652.3 μCGyair^-1cm^-2，檢測限為130 nGyairs^-1,。該器件具有穩(wěn)定的基線和輸出信號(hào),，展現(xiàn)出優(yōu)異的成像能力。此外,，Cs₃Bi₂I₉單晶優(yōu)異的熱穩(wěn)定性保證了該單晶X射線探測器在100 ℃高溫下也可以穩(wěn)定工作,。該研究使用了一種簡單方法培養(yǎng)大尺寸鈣鈦礦單晶，有助于推動(dòng)鈣鈦礦材料在X射線探測方面的應(yīng)用,。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》上（Nature Communications）,。該工作得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國國家重點(diǎn)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目,、陜西省科技創(chuàng)新引導(dǎo)項(xiàng)目等的資助,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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