罗军华研究员团队：非铅钙钛矿异质结应用于自驱动X射线研究获进展

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X射线探测器是一种将高能量X射线转换为可供记录的电信号的装置，其在医疗诊断、安检、环境监测等领域有着广阔的应用。近年来，金属卤化物杂化钙钛矿材料在X射线探测领域受到了广泛关注。然而，大部分用于X射线探测的钙钛矿异质结材料的都含有毒的金属元素铅。因此，在保证良好的X射线响应的前提下，急需发展环境友好的新型钙钛矿异质结材料。

图：外延生长非铅双金属杂化钙钛异质结晶实现自驱动X射线探测

　　在前期工作基础上（Natl. Sci. Rev. 2021, 8, nwab044; ACS Cent. Sci. 2021, 7, 1261），中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员团队提出了一种原位外延的生长方法，化学设计并生长出一类新型的二维/三维非铅双金属杂化钙钛矿异质结晶体材料，(BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6 (BA = 正丁基铵)，并首次利用这一材料体系实现有效自驱动X射线探测。研究结果表明：1）非铅杂化钙钛矿晶体异质结的构筑可以有效地整合二维、三维双金属杂化钙钛矿的各自特性。所获得的异质结晶体材料不仅具有三维材料优异的X射线响应，包括大的μτ乘积、高光生载流子浓度和高载流子迁移率；而且表现出二维材料的高稳定性。2）进一步，由于(BA)2CsAgBiBr7与Cs2AgBiBr6两相间的有效电荷传输作用，在异晶界面处产生了强内建电场。该内建电场使得器件能在零偏压下工作的同时促进光生载流子的有效分离。综合以上优势，基于该非铅双金属异质结晶体材料的自驱动X射线探测器表现出优异的X射线响应，其灵敏度高达206 μC Gy-1cm-2。相关结果以“In-Situ Epitaxy Growth of Centimeter-Sized Lead-Free (BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6 Heterocrystals for Self-Driven X-Ray Detection”为题发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI：10.1021/jacs.1c08959）。该论文的第一作者为国科大博士研究生张馨元。
　　论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c08959


       文章来源：福建物构所     
      罗军华，中科院福建物质结构研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者。1992年本科毕业于江西师范大学化学系；2003年获中科院物构所博士学位，师从洪茂椿院士；2003-2005年先后在美国北卡州立大学和佛罗里达大学从事博士后研究；2006-2009年获美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos National Laboratory) Fellowship资助在中子衍射中心从事研究。分别在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Funct.Mater., PNAS, Nat.Commun., Chem. Sci.等国际知名期刊上发表SCI论文150多篇，多次受邀为美国化学会(JACS, CG&R和IC), 英国皇家化学会(CC, Dalton, JMC和CrystEngComm)和Wiley-VCH InterScience (Adv. Mater., EurJIC和Chemistry - An Asian Journal)审理稿件；多次受邀在国际学术会议如国际配位化学会议、美国化学学会和材料学会年会上报告相关工作。先后受聘担任美国《Crystal Growth & Design》杂志Topic Editor和中国化学快报副主编。主要从事无机/有机杂化半导体光电功能晶体材料，分子基铁电和相变晶体材料以及非线性光学晶体材料的研究，发展了系列无层状习性的硼酸盐和磷酸盐无铍深紫外非线性光学晶体材料，创新性地设计合成了基于固体对称性破缺构筑的具有非心结构的非线性倍频开关、铁电和铁电半导体等光电功能晶体材料。