辐射诱导的光伏效应在多层Dion–Jacobson杂化钙钛矿铁电体中的应用：迈向高性能自驱动X射线探测技术

《Advanced Optical Materials》：Radiation-Induced Photovoltaic Effect in Multilayer Dion–Jacobson Hybrid Perovskite Ferroelectric Toward High-Performance Self-Driven X-Ray Detection

自驱动X射线检测方面，迪翁-雅可比森型（DJ）2D多层钙钛矿铁电材料（BDA)(EA)?Pb?Br??首次实现高效稳定工作，辐射诱导光伏效应1.14V驱动零偏置检测，灵敏度238μC·Gy?1·cm?2，检测限38.2nGy·s?1，氢键作用降低暗电流漂移至1.75×10??nA·cm?1·s?1·V?1。

　　

摘要

多层混合钙钛矿铁电体（MHPF）由于其内在的自发极化、高吸收系数和优异的半导体特性，在自驱动X射线检测方面展现了巨大的潜力。然而，近期关于自驱动X射线探测的研究主要集中在Ruddlesden–Popper（RP）型钙钛矿上，而具有强氢键相互作用的Dion–Jacobson（DJ）型MHPF在X射线探测应用中的研究还相对较少。在本研究中，首次实现了在二维DJ型MHPF中的高效且稳定的自驱动X射线检测。具体而言，二维DJ型钙钛矿（BDA）(EA)₂Pb₃Br₁₀（其中BDA = 1,4-丁二胺，EA = 乙胺）表现出辐射诱导的光伏效应（1.14 V），这种效应成为无偏压X射线检测的驱动力，实现了238 μC Gy^?1 cm^?2的高灵敏度和38.2 nGy s^?1的超低检测限。关键在于，DJ型结构中的强氢键相互作用使得暗电流漂移非常小（在-100 V时为1.75 × 10^?8 nA cm^?1 s^?1 V^?1），并且具有出色的操作稳定性。这项研究不仅确立了二维DJ型钙钛矿铁电体作为高性能X射线探测材料的有力候选者，还为下一代辐射探测器的设计提供了新的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。