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2022-01-12
顆粒在線(xiàn)訊：X射線(xiàn)探測(cè)器是將高能量X射線(xiàn)轉(zhuǎn)換為可供記錄的電信號(hào)的裝置，在醫(yī)療診斷、安檢、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，金屬鹵化物雜化鈣鈦礦材料在X射線(xiàn)探測(cè)領(lǐng)域受到關(guān)注。然而，大部分用于X射線(xiàn)探測(cè)的鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)材料含有有毒的金屬元素鉛。因此，在保證良好的X射線(xiàn)響應(yīng)的前提下，急需發(fā)展環(huán)境友好的新型鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)材料。
在前期工作基礎(chǔ)上（Natl. Sci. Rev. 2021, 8, nwab044；ACS Cent. Sci. 2021, 7, 1261），中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“無(wú)機(jī)光電功能晶體材料”研究員羅軍華團(tuán)隊(duì)提出一種原位外延的生長(zhǎng)方法，化學(xué)設(shè)計(jì)并生長(zhǎng)出一類(lèi)新型二維/三維非鉛雙金屬雜化鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)晶體材料，(BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6 (BA = 正丁基銨)，并首次利用該材料體系實(shí)現(xiàn)有效自驅(qū)動(dòng)X射線(xiàn)探測(cè)。研究表明：（1）非鉛雜化鈣鈦礦晶體異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑可以有效整合二維、三維雙金屬雜化鈣鈦礦的各自特性，所獲得的異質(zhì)結(jié)晶體材料具有三維材料優(yōu)異的X射線(xiàn)響應(yīng)，包括大的μτ乘積、高光生載流子濃度和高載流子遷移率，并表現(xiàn)出二維材料的高穩(wěn)定性。（2）由于(BA)2CsAgBiBr7與Cs2AgBiBr6兩相間的有效電荷傳輸作用，在異晶界面處產(chǎn)生了強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng)。該內(nèi)建電場(chǎng)使得器件能在零偏壓下工作的同時(shí)促進(jìn)光生載流子的有效分離。綜合以上優(yōu)勢(shì)，基于該非鉛雙金屬異質(zhì)結(jié)晶體材料的自驅(qū)動(dòng)X射線(xiàn)探測(cè)器表現(xiàn)出優(yōu)異的X射線(xiàn)響應(yīng)，其靈敏度高達(dá)206 μC Gy-1cm-2。
相關(guān)研究成果以In-Situ Epitaxy Growth of Centimeter-Sized Lead-Free (BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6 Heterocrystals for Self-Driven X-Ray Detection為題，發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。
外延生長(zhǎng)非鉛雙金屬雜化鈣鈦異質(zhì)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)X射線(xiàn)探測(cè)
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