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中国科学院大连化学物理研究所刘生忠团队等研制出新结构钙钛矿单晶

2020-06-12作者:浏览次数:415  来源:中科院
        钙钛矿材料是目前备受关注的半导体材料,在光伏电池的研究中有着重要的地位。钙钛矿材料在太阳能电池中的应用基础是其晶体结构带来的良好的吸光性和电催化性等理化性质。这些特性不仅让钙钛矿太阳能电池成为光伏电池研究的热点,也让钙钛矿材料成为X射线等高能辐射探测技术的突破方向之一。
大连化物所等研制出应用于X射线成像的零维非铅钙钛矿单晶
        近日,中国科学院大连化学物理研究所薄膜硅太阳电池研究组研究员刘生忠团队与陕西师范大学博士刘渝城、徐卓、杨周等合作,基于近年在高质量大尺寸钙钛矿单晶生长的技术积累和完备的科研平台,成功设计、集成了大尺寸零微结构非铅(类)钙钛矿单晶高性能X射线成像器件。
之前的研究表明,低离子迁移和高体相电阻率是保证高能射线探测器在高电场下稳定输出的必要条件,因此也是实现高性能X射线成像的巨大挑战。此外,如何获得高质量、大尺寸的钙钛矿单晶,以及取代高毒性铅元素而不牺牲光电性能,更是该领域的较大难题。
        该团队采用低温溶液生长策略,成功制备了大尺寸零维结构铋基钙钛矿(CH3NH3)3Bi2I9(MA3Bi2I9)单晶。试验证明,该单晶具有很高的X射线吸收率、很低的缺陷态密度、低离子迁移率、高体电阻率以及很好的环境稳定性等。在MA3Bi2I9单晶上设计制备集成的X射线探测器表现出优异的性能。在60 Vmm-1的电场下,探测器的灵敏度达到1947.3 μCGyair-1cm-2,检测限低于83 nGyairs-1,远低于常规医疗诊断剂量标准(5.5 μGyairs-1)。此外,MA3Bi2I9单晶X射线探测器的基线漂移率为5.0×10-10 nAcm-1s-1V-1,比三维结构的MAPbI3钙钛矿单晶低7个数量级(2.0×10-3 nAcm-1s-1V-1),保证了器件很好的工作稳定性和高信噪比,从而实现了高灵敏稳定的X射线成像。


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