近日，太阳集团1088vip範建東研究員和李聞哲副研究員與華中科技大學牛廣達副教授合作在鈣钛礦單晶光子探測領域取得重要進展，相關結果發表在Advanced Functional Materials (IF=13.325) 和ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.097) 雜志上，論文第一單位均為太阳集团app首页。
近年來，新型鈣钛礦材料在光伏、發光和探測領域均得到了迅速的發展，特别是在探測器領域，非鉛雙鈣钛礦結構具有X射線和可見光響應度高等優勢，引起了廣泛關注。Cs2AgBiBr6 雙鈣钛礦自身的 AgI/BiIII 元素無序問題導緻其晶格結構畸變，嚴重影響單晶器件的光電特性。
鑒于此，團隊通過引入溴化苯乙胺(PEABr)，利用氨基、苯環與鈣钛礦AgI/BiIII元素的選擇性作用，提高了[AgX6]5−和[BiX6]3−八面體在三維空間的有序性排布。實驗結果表明，原位誘導生長技術有效降低了單晶的缺陷态密度和激子自陷域效應，器件的響應時間由3190µs 縮短到13µs，X射線探測靈敏度提高到了288.8 µC Gyair−1cm−2 (電場強度22.7 V mm−1) ，達到世界領先水平，相關結果發表到Advanced Functional Materials。
學院研究生袁偉南同學和華中科技大學牛廣達副教授為共同第一作者。
FAPbI3鈣钛礦單晶的光譜吸收範圍可以延伸到近紅外區域，同時又具備較強的X射線響應。但是，該類材料在潮濕氣氛下容易産生缺陷并發生相變，影響器件的光電性能，團隊通過組分工程引入Cs+離子降低了材料的容忍因子，提高了材料的熱力學穩定性。
此外，通過溶劑工程調控單晶的動力學生長過程，首次實現了不同形貌FAPbI3鈣钛礦單晶的可控制備。實驗結果表明，Cs0.1FA0.9PbI3單晶片具有極低的缺陷态密度和較高的載流子遷移率。基于以上單晶材料制備的探測器器件，在880 nm波長下的光響應速率達到了10μs量級，X射線靈敏度高達2772.1µC Gyair−1cm−2 (偏壓150V)，為目前硬X射線 (>10 keV) 鈣钛礦單晶探測器最高值，相關結果發表到ACS Applied Materials & Interfaces。
學院研究生王華民同學、華中科技大學巫皓迪同學和學院本科生冼業銘同學為共同第一作者。系列新型鈣钛礦單晶光子探測器工作為制備高靈敏度、高穩定的近紅外和X射線光子探測器提供了新的思路和方法。
該研究得到國家自然科學基金項目 (51802120，51872126，51672111)、廣東省自然科學基金項目 (No.2018030310181)、湖北省自然科學基金項目(ZRMS2017000547)、太阳集团app首页科研培育與創新基金青年基金項目 (21617341) 的資助。同時也得到廣東省“珠江人才”青年拔尖項目 (2017GC010424) 和廣東省高水平大學建設經費的支持。
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