抑制第二相形成提升Cs3Cu2I5单晶的γ射线探测性能

《Science China-Materials》：Enhanced γ-ray detection performance of Cs3Cu2I5 single crystals via suppression of second-phase formation

　　

摘要

单晶 Cs₃Cu₂I₅ 因其出色的闪烁性能和良好的稳定性而备受关注。然而，熔体生长过程中包晶反应引起的第二相会导致闪烁性能下降并促进晶体开裂。在本工作中，系统研究了原材料非化学计量比（n(CsI) = 0.57, 0.62 和 0.63）对结晶行为和闪烁性能的影响。结果表明，当 n(CsI) = 0.62 时晶体质量最优，具有高度透明、无宏观夹杂物和裂纹的特性，PLQY 为 79.3%。温度依赖的光致发光验证了强激子 - 声子耦合的自陷激子发射机制，激子束缚能为 473.9 meV，黄 - 雷斯因子 S 为 79.8。生长的晶体显示出优化的光产额为 24,380 光子/MeV，对 ¹³⁷Cs (662 keV) γ射线的能量分辨率为 3.8%，主导衰减时间为 957 ns，并在中高能区表现出优异的线性响应。精确调节原材料的化学计量比可以有效抑制第二相的形成，获得高质量的 Cs₃Cu₂I₅ 单晶，其综合性能显示出在 γ射线探测中具有广阔的应用前景。