无铅AG3Bi2I9型钙钛矿由于其高体电阻率、强 X 射线吸收以及低的离子迁移率,已被证明是一类可用于高性能 X 射线探测的新型半导体。
近日,公司钙钛矿材料与器件团队设计了一种具有全-NH2终端的氨基胍(AG) A位阳离子,通过形成更多更强的N−H···I氢键来缩短AG3Bi2I9层间间距,有效提高了单晶纵向载流子迁移能力。研究结果表明,采用低温溶液法生长的大尺寸AG3Bi2I9单晶获得了目前非铅钙钛矿单晶最大的迁移率-寿命乘积(7.94 × 10-3 cm2 V-1),相较本团队先前报道的最佳MA3Bi2I9单晶的迁移率-寿命乘积 (2.87 × 10-3 cm2 V-1)有大幅提升。此外,使用AG3Bi2I9 单晶组装的 X 射线探测器具有5791 uC Gy−1 cm−2的高灵敏度和2.6 nGy s−1的低检测限,其灵敏度高于目前商用X射线探测器的10倍,检测限也远远低于国际医学X射线成像最低剂量标准。AG3Bi2I9 单晶探测器同时具有690 μs的短响应时间和优异的高能射线连续辐照稳定性。此外,高灵敏度、低噪声电流以及高稳定性使得探测器实现了空间分辨率高达8.7 lp mm-1 的X 射线成像。
该工作得到国家自然科学基金(62104137、62174103、62005148)、中国博士后创新人才支持计划(BX2021173)、陕西省重点研发计划 (2023-YBGY -424)、111项目(B21005)、英国威廉希尔公司官网创新团队等多个项目的支持。该论文第一作者为山西大学陈名副教授、硕士研究生董晓凤和公司硕士研究生储德朋,通讯作者是公司刘渝城研究员、刘生忠教授。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211977
撰写:刘渝城 审核:刘治科