通过抑制放射发光来减少二维钙钛矿单晶的能量损失，从而实现稳定且高效的X射线检测

《Advanced Materials》：Reducing Energy Loss of 2D Perovskite Single Crystal for Stable and Efficient X-Ray Detection by Quenching the Radioluminescence

二维卤化物钙钛矿晶体通过Bi3+掺杂抑制X射线辐照下的辐射发光，延长载流子复合寿命，提升载流子收集效率，降低电流漂移并提高μτ值，实现5217.3 μC Gy?1 cm?2灵敏度与2.5 nGy s?1检测限，为高分辨X射线成像提供新设计思路。

　　

摘要

二维（2D）卤化物钙钛矿因其高电阻率、优异的稳定性、可调节的层间距以及强X射线吸收能力，被证明是用于X射线探测的有前景的材料。然而，2D钙钛矿较高的激子结合能通常会在X射线照射下产生明显的辐射发光（RL）现象，这会导致探测过程中能量损失不可忽视。在这项研究中，通过合理设计离子（Bi³⁺）的替代方案，成功降低了辐射发光强度并延长了载流子的复合寿命，从而显著提升了2D钙钛矿单晶（SCs）的X射线探测性能。具体而言，抑制辐射发光可以减少能量损失，而延长的辐射发光寿命则提高了X射线探测过程中的载流子收集效率。此外，掺杂Bi的2D单晶表现出更高的离子迁移激活能和更短的层间距，从而实现了更低的电流漂移以及更高的载流子迁移率-寿命（μτ）乘积。因此，这些2D单晶探测器达到了5217.3 μC Gy^?1 cm^?2的高探测灵敏度、2.5 nGy s^?1的低探测限以及出色的响应稳定性。这些优异特性的完美结合使得探测器能够实现高分辨率的X射线成像。本研究为进一步提升2D单晶的X射线探测性能提供了新的设计思路和具体操作策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。