突破！这所双非高校，今年首篇Nature Photonics！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-08-26 08:30

正文

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研究背景

X射线探测器作为关键的检测技术，在医学成像、安全筛查、无损检测和科学研究等领域具有广泛应用。近年来，卤化物钙钛矿由于其高X射线吸收系数、低陷阱态和便捷的制造工艺，成为了研究热点。然而，这些材料在实现高灵敏度、低暗电流和低检测限方面仍面临重大挑战。具体而言，现有的三维钙钛矿通常存在高暗电流和高检测限的问题，而低维钙钛矿则由于有限的电荷传输而导致X射线灵敏度较低。这些问题的根本原因在于材料的迁移率-寿命（μτ）乘积与电阻率之间的权衡，即高灵敏度需要大μτ乘积，而低暗电流和低检测限需要高电阻率（低载流子迁移率和浓度）。

成果简介

为了突破这一限制， 江西理工大学叶恒云教授课题组联合华中科技大学牛广达教授课题组 在Nature Photonics期刊上发表了题为“Anti-perovskites with long carrier lifetime for ultralow dose and stable X-ray detection”的最新论文。研究者们探讨了提高材料内在载流子寿命的方法。基于费米金规则，材料的内在载流子寿命与跃迁矩阵的重叠成反比，间接跃迁和低轨道对称性可以有效延长载流子寿命。

针对这一问题，研究人员提出了一种新型有机-无机混合反钙钛矿（(2-Habch) ₃ Cl(PtI ₆ )），通过实现间接带跃迁和降低带边缘的轨道对称性，显著延长了载流子寿命至超过3 ms。该材料不仅突破了传统钙钛矿在μτ乘积与电阻率之间的权衡，还在暗电流、灵敏度和检测限等方面表现出优异的性能，展现了在X射线探测领域的新潜力。