刘生忠研究员团队制备无金属钙钛矿单晶用于生物友好型X射线探测

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近日，我所太阳能研究部薄膜太阳能电池研究组（DNL1606）刘生忠研究员团队与陕西师范大学赵奎教授合作，在无金属钙钛矿单晶生长及其器件研究中取得新进展，制备了高灵敏度无金属钙钛矿单晶X射线探测器。

　　X射线由于其较强的穿透能力被广泛应用于医学成像、安全检查、工业探伤以及科学研究。近年来，金属卤化物钙钛矿因其优异性质，例如高X射线消光系数、长载流子扩散距离、辐照稳定、易于合成等，被证实具有优异的X射线探测性能。然而金属卤化物钙钛矿大多含有有毒铅元素，在一定程度上限制了其应用。无金属卤化物钙钛矿A(NH4)X3因不含有金属元素，被认为是生物友好型X射线探测的新候选材料。然而，有关此种新型钙钛矿的分子组装行为及其对材料光电特性的影响还未被探索。
　　本工作中，合作团队采用简易的缓慢溶剂挥发法于室温下生长出高质量、大尺寸DABCO-NH4X3（X=Cl，Br，I）单晶，系统性研究了卤素调控的分子组装行为对DABCO基系列无金属钙钛矿晶体结构、能带结构、力学、电学，以及最终光电性能的影响，并展示了该类单晶在X射线高能辐射探测的优异表现。其中，DABCO-NH4I3单晶X射线探测器获得了567μC·Gyair-1cm–2的高灵敏度，同时显示出良好的X射线成像潜力。
　　相关工作以“Halide-modulated Self-assembly of Metal-free Perovskite Single Crystals for Bio-friendly X-ray Detection”为题，发表在Matter上。该工作的第一作者是我所DNL1606与中国科学技术大学联合培养的2017级博士研究生崔清玥。上述工作得到我所创新基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基金、教育部“111引智计划”等项目的资助。（文/图 崔清玥、段连杰）
　　文章链接： https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.05.018


        文章来源：大连化物所
       刘生忠，中国科学院大连化学物理研究所研究员。刘生忠教授1992年在美国西北大学获博士学位。先后在美国阿贡国家实验室、英国BP Solar公司、美国United Solar公司等从事研究工作。现全职回国工作，任大连化学物理研究所研究员和陕西师范大学教授。研究领域包括纳米材料、薄膜材料、太阳能光伏材料、电光薄膜的电化学沉积和光伏技术的开发、放大和生产。多项研究成果发表在《Science》、《Nature》和《Angew. Chem.》等刊物上，现已经申请专利的、在美国专利局网站可查到的发明文献有六十余项。刘教授的研究技术多项指标处于世界领先水平，其中“透明太阳能薄膜电池”被称为是“世界最佳发明奖”（R&D 100奖）。
        赵奎,1983年5月生，陕西师范大学教授，硕士生导师。中科院长春应化所博士，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）博士后。主要从事薄膜太阳电池、大尺度制备和相变研究。承担和参与国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目6项。在SCI期刊上发表论文50余篇，其中一区论文45篇。在国际重要学术刊物如Joule，Energy Environ. Sci.，Adv. Mater.上发表论文多篇，申请国家发明专利5项。