匡代彬/王旭东团队：大面积钙钛矿准单晶膜用于X射线光电探测与成像
X射线探测与成像技术广泛应用于医学影像、安全检查、工业探伤、辐射监测等领域。近年来，金属卤化物钙钛矿材料凭借着高的X射线吸收系数、优异的载流子传输能力和低成本等特点，在直接型X射线光电探测应用方面表现出了很好的应用潜力。考虑到X射线难聚焦，在探测成像应用中，X射线探测器的面积需要足够大。然而，大尺寸钙钛矿单晶可控制备及其高性能X射线探测与成像的研究具有很大的挑战性。
图1. TOC图。图片来源: Adv. Mater.
近日，永利集团3044noc登录入口匡代彬/王旭东团队将超声辅助结晶法与热压工艺相结合，实现了大面积（10 cm × 10 cm）和高品质的混合阳离子钙钛矿（MA0.42FA0.58PbI3）准单晶膜的制备。在钙钛矿结晶过程中，借助超声诱导实现快速均匀成核，为后续大面积钙钛矿微晶膜的均匀生长提供了保障。经过热压处理后，钙钛矿晶粒发生融合，晶粒间隙基本消除，从而获得了钙钛矿准单晶膜。与未经热压处理的微晶膜相比，准单晶膜的载流子迁移率和载流子迁移率-寿命乘积分别提升了~13倍（从1.8 cm2 s−1 V−1至23.5 cm2 s−1 V−1）和~18倍（从8.4 × 10−6 cm2 V−1至1.5 × 10−4 cm2 V−1）。得益于优异的载流子输运性质，MA0.42FA0.58PbI3准单晶膜光电器件在X射线探测中表现出了非常突出的探测灵敏度（1.16 × 106 μC Gyair−1 cm−2）。X射线探测灵敏度超过了绝大多数文献报道的钙钛矿多晶膜或晶片，甚至与钙钛矿单晶器件相媲美。器件的检测限为37.4 nGyair s−1，较商业化α-Se探测器低了两个数量级。在X射线探测成像中，探测器能清晰分辨门禁卡、电子元件等物体的内部结构（图2）。这项工作为大面积钙钛矿准单晶膜在X射线成像中的应用提供了新思路。
图2. 大面积钙钛矿准单晶膜及X射线成像。图片来源: Adv. Mater.
相关研究成果发表在国际知名期刊Advanced Materials，永利集团3044noc登录入口王旭东副教授和匡代彬教授为论文的共同通讯作者，李文广博士后为该论文的第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究基金等项目的支持。
论文信息：
Wen-Guang Li, Xu-Dong Wang*, Yu-Hua Huang, and Dai-Bin Kuang*, Ultrasound-Assisted Crystallization Enables Large-Area Perovskite Quasi-Monocrystalline Film for High-Sensitive X-ray Detection and Imaging. Adv. Mater., 2023, 35, 2210878. DOI: 10.1002/adma.202210878.
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210878
