近日，山东大学晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授团队在钙钛矿单晶自供电X射线探测器方面获得重要进展。相关研究成果以“Self-Powered FA_0.55MA_0.45PbI₃Single-Crystal Perovskite X-Ray Detectors with High Sensitivity”为题，在线发表在Advanced Functional Materials(中科院一区，IF=18.808)杂志上。文章第一作者为山东大学2019级硕士研究生吴金明，共同第一作者为浙江大学2019级博士研究生王立湘，通讯作者为浙江大学方彦俊研究员，山东大学陈召来教授和陶绪堂教授，山东大学为第一完成单位。

钙钛矿具有较大的原子序数，三维钙钛矿单晶具有较少的缺陷和优良的载流子传输性能，是有效衰减X射线探测器的首选载体。但由于传统多晶探测器缺陷多，单晶块体厚度大，而载流子传输距离有限，需要外加电场驱动载流子，而高外加电场加剧钙钛矿离子迁移。如何优化离子迁移一直是相关领域研究人员关注的课题。为此，硕士生吴金明在陈召来教授和陶绪堂教授指导下，通过A位混合有机甲胺、甲脒分子，获得更理想的晶格排列，以及避免了生长过程中相变带来的缺陷。相比传统碘铅甲胺单晶，有效降低了单晶的缺陷态密度，优化了晶体质量，载流子迁移率寿命积上升近一个量级，降低了探测过程中的噪声。通过开发两步法，对单晶薄膜进行再生长，获得了与基底相集成的单晶，且厚度可控，所获得的800微米厚的单晶能衰减80KeV的X射线，兼具载流子收集效果，通过构建内建电场，实现自供电状态下8.7×10⁴μC Gy_air^-1cm^-2的高灵敏度兼具27.7nGys⁻¹的低检测限。研究成果为钙钛矿X射线探测器应用拓展和集成化制备提供可能。

该研究工作得到了国家基金委项目，山东省自然科学基金委青年基金项目，山东大学齐鲁青年学者项目和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202109149