一种基于多层双钙钛矿铁电材料的环保型自供电X射线探测器

《Inorganic Chemistry Frontiers》：An eco-friendly self-powered X-ray detector based on a multi-layered double perovskite ferroelectric

自供电X射线探测器采用多层双钙钛矿铁电材料（CsH5CH2NH3)2CsAgBiBr7，通过其铁电极化特性（Ps=3.19 μC cm-2）产生0.5 V光生电压，实现无外部电源的X射线检测。器件在0 V偏压下灵敏度达47.2 μC Gy-1 cm-2，检测限低至716 nGy s-1，施加50 V偏压后灵敏度提升至1154.8 μC Gy-1 cm-2，显著优于传统卤化物钙钛矿探测器。

　　

基于铅卤化物钙钛矿（LHPs）的自供电X射线探测器由于其低能耗和易于制造的特点，最近受到了越来越多的关注。然而，LHPs中铅的毒性对人类和环境安全构成了威胁，这阻碍了它们的商业化。本文成功开发了一种环保型自供电X射线探测器，该探测器采用了多层双钙钛矿铁电材料（C₆H₅CH₂NH₃）₂CsAgBiBr₇（记为1）。材料本身具备铁电自极化特性（Ps = 3.19 μC cm^?2），能够产生0.5 V的极化光电压，为材料内部的激子解离提供了理想的驱动力，从而实现无需外部电源的X射线检测。基于这种材料的X射线探测器具有高达47.2 μC Gy^?1 cm^?2的灵敏度，并且在0 V偏压下可实现716 nGy s^?1的极低X射线检测限。此外，在50 V的偏压下，其灵敏度提升至1154.8 μC Gy^?1 cm^?2，超过了大多数卤化物双钙钛矿探测器。这项研究展示了多层双钙钛矿铁电材料在低成本、“绿色”自供电X射线探测器领域的巨大潜力。