通过操控硫原子改变硬晶格的刚性，实现高性能二维钙钛矿单晶X射线探测器

《Advanced Optical Materials》：Sulfur Atom Manipulated Hard Lattice Rigidity for High-Performance 2D Perovskite Single-Crystal X-ray Detector

硫原子掺杂的2D钙钛矿单晶（TEA2PbI4）通过增强有机分子有序排列和晶格刚性，抑制非辐射复合，实现高灵敏（2.45×10^4 μC·Gy?1·cm?2）和低噪声等效剂量（82 pGy）的X射线检测性能。

　　

摘要

二维钙钛矿材料在X射线探测方面展现出优异的性能，这得益于其优异的防潮稳定性、低暗电流以及较低的噪声波动等优点。然而，由于有机分子的柔韧性导致的软晶格结构会显著增强电子-声子耦合以及载流子的非辐射复合过程，从而阻碍了载流子的传输，限制了二维钙钛矿的X射线探测性能。本文报道了一种引入硫原子的2-噻吩乙胺铅碘化物（TEA₂PbI₄）钙钛矿单晶。硫原子诱导的π–π相互作用使得有机分子在钙钛矿内部的排列更加有序，减少了无机八面体的畸变，从而提高了晶格的刚性并抑制了非辐射复合现象。因此，在80 kV的X射线辐照下，TEA₂PbI₄钙钛矿单晶表现出高达2.45 × 10⁴ μC·Gy_air^?1·cm^?2的灵敏度。该材料的X射线探测效率可达85%，噪声等效剂量低至82 pGy_air，体现了其出色的信噪比性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。