Kanatzidis最新JACS: 首次！CsPbCl3的晶化机理和γ光线检测

室温中通过半导体进行高分辨率探测γ射线是一种具有较高挑战性的应用，材料中具有最低量的缺陷位点就足以消除由γ射线产生的信号，因此能够检测γ射线的半导体探测器非常稀有。铅基卤化物钙钛矿半导体具有不同寻常的高缺陷容忍性，因此表现出优异的光电性能，以及光电转换/探测性能。

美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis等首次报道了大粒径全无机钙钛矿CsPbCl3半导体材料，能够在室温中实现高性能γ-射线探测。CsPbCl3是一种能带为3.03 eV的宽带半导体材料，其有效原子序数高达69.8，作者发现CsPbCl3的两种晶相转变过程，在325 K温度从立方相（Pm-3m）转变为四方相（P4/mbm），在316 K温度进一步转化为正交斜方相（Pbnm）。

尽管晶体中在相变过程中产生孪晶现象，仍能够获得探测级别的CsPbCl3晶体材料，电阻率达到~1.7×109 Ω·cm。制备获得的数个立方厘米的晶体导热率仅仅0.6 W m-1 K-1，其中电子、空穴迁移率达到~30 cm2/(V·s)。

通过大气光电子计数能谱仪PYSA，测试发现其最高价带达到5.66±0.05 eV。在暴露于γ-射线环境中，肖特基型平板CsPbCl3探测器实现了优异的能量分辨率（~16 %，122 keV），同时具有高品质因子的空穴迁移率寿命（3.2×10-4 cm2/V）、较高的空穴寿命（16 μs）。

       参考文献 Yihui He, Demonstration of Energy-Resolved γ-Ray Detection at Room Temperature by the CsPbCl3 Perovskite Semiconductor, J. Am. Chem. Soc. 2021 DOI: 10.1021/jacs.0c12254
      https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12254