第一作者：刘浪 刘时宇

通讯作者：叶恒云 牛广达

第一单位：江西理工大学论文

DOI：10.1038/s41566-024-01482-3

日前，江西理工大学国际创新研究院叶恒云研究员、刘浪博士联合华中科技大学武汉光电国家研究中心在Nature Photonics（Nature 子刊，影响因子34.9）上发表了题为“Anti-perovskites with long carrier lifetime for ultralow dose and stable X-ray detection”的研究文章。江西理工大学无序物质科学研究中心刘浪博士、21级硕士研究生刘时宇为共同第一作者，我校是论文第一完成单位。

  卤化物钙钛矿由于其高的X射线吸收系数、低的陷阱态和方便的制备工艺，在X射线直接探测领域显示出了很大的潜力。但是，在单一材料中实现高灵敏度、低暗电流和低检测限仍是一个挑战。其深层原因是材料的μτ乘积和电阻率之间的权衡。该论文报告了一种有机-无机杂化反钙钛矿((2Habch)₃Cl(PtI₆))，该材料具有间接跃迁和带边缘低轨道对称性，以实现超长的本征寿命，从而打破了这种权衡。(2-Habch)₃Cl(PtI₆)实现了前所未有的>3 ms的长载流子寿命，导致6.25×10^-3cm²V^-1的大μτ积和10¹² Ωcm的高电阻率，优于大多数X射线检测材料。

图1. 反钙钛矿结构与载流子寿命表征

图2：(2-Habch)₃Cl(PtI₆)的能带结构

图3：(2-Habch)₃Cl(PtI₆)的电学性质和稳定性表征

图4：(2-Habch)₃Cl(PtI₆)X射线检测器的性能

 这些优异的性能能够同时实现具有以下显著特性的高性能X射线探测器：在-1 V偏压下实现0.21 nA cm⁻²的超低暗电流、1.0 × 10⁴ µC Gy_air⁻¹cm⁻²的高灵敏度、2.4 nGy_air s⁻¹的超低检测限和出色的运行稳定性，没有可观察到的基线漂移，材料性能和探测器性能都优于最先进的钙钛矿单晶探测器。几乎在每一个关键性能指标上，反钙钛矿基X射线探测器都展现出了卓越的表现，有望推动新一代X射线探测系统的诞生。