近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部薄膜太陽能電池研究組研究員劉生忠團(tuán)隊(duì)與陜西師范大學(xué)教授趙奎合作，在無金屬鈣鈦礦單晶生長及其器件研究中取得進(jìn)展，制備出高靈敏度無金屬鈣鈦礦單晶X射線探測器。

　　X射線由于其較強(qiáng)的穿透能力被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、安全檢查、工業(yè)探傷以及科學(xué)研究。近年來，金屬鹵化物鈣鈦礦因其優(yōu)異性質(zhì)，例如高X射線消光系數(shù)、長載流子擴(kuò)散距離、輻照穩(wěn)定、易于合成等，被證實(shí)具有優(yōu)異的X射線探測性能。然而，金屬鹵化物鈣鈦礦大多含有有毒鉛元素，在一定程度上限制了其應(yīng)用。無金屬鹵化物鈣鈦礦A(NH₄)X₃因不含有金屬元素，被認(rèn)為是生物友好型X射線探測的新候選材料。然而，有關(guān)此種新型鈣鈦礦的分子組裝行為及其對(duì)材料光電特性的影響尚未被探索。

　　該工作中，科研人員采用簡易的緩慢溶劑揮發(fā)法于室溫下生長出高質(zhì)量、大尺寸DABCO-NH₄X₃（X=Cl，Br，I）單晶，系統(tǒng)性研究了鹵素調(diào)控的分子組裝行為對(duì)DABCO基系列無金屬鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電學(xué)，以及最終光電性能的影響，并展示出該類單晶在X射線高能輻射探測的優(yōu)異表現(xiàn)。其中，DABCO-NH₄I₃單晶X射線探測器獲得了567μC·Gyair^-1cm^-2的高靈敏度，同時(shí)顯示出良好的X射線成像潛力。

　　相關(guān)研究成果以Halide-modulated Self-assembly of Metal-free Perovskite Single Crystals for Bio-friendly X-ray Detection為題，發(fā)表在Matter上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等的支持。

　　論文鏈接 

鹵素調(diào)控下的無金屬鈣鈦礦DABCO-NH₄X₃（X = Cl, Br, I）呈現(xiàn)出多樣的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，因此在相同條件下生長出的系列單晶具有各異的宏觀形貌