罗军华JACS: 原位外延生长厘米级无铅钙钛矿用于自驱动X射线检测

       卤化物钙钛矿异晶由不同的钙钛矿单晶组成，引起了基础研究和应用器件设计领域极大的研究兴趣。使用这种异晶的主要优势之一是其内置电势，可增强电荷传输并抑制固态器件中的噪声。在此策略的基础上，高性能光电器件（例如X射线探测器）已被成功证明。然而，这些报道的异晶中金属阳离子（Pb）的毒性阻碍了它们的更广泛应用。因此，开发无铅卤化物钙钛矿异晶具有重要意义，但仍然极具挑战性。

       中科院福建物构所罗军华等人报道了一种溶液处理的原位异质外延方法，创建了第一个无铅卤化物钙钛矿异晶，2D/3D (BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6(BA = 正丁基铵)，尺寸高达10×7×6 mm3。

        与被广泛研究的单晶相比，这种异质晶体能够将3D Cs2AgBiBr6晶体出色的X射线响应性能与其2D对应物的抑制离子迁移和大体相电阻性质相结合。作者观察到(BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6异晶的自发电荷分离/传输现象，这归因于结中形成的内置电势。

       基于异晶的自驱动X射线探测器表现出优异的性能，包括高的X射线灵敏度（206 μC Gy–1 cm–2），比Cs2AgBiBr6晶体器件（24 μC Gy–1 V cm-2，under 1 V bias)高一个数量级、超低暗电流(3.2×10-2 pA) 和卓越的操作稳定性。

        该工作首次报道了无铅卤化物钙钛矿异晶，有望为可持续和小型化的钙钛矿光电器件开辟道路。

        Xinyuan Zhang, et al. In Situ Epitaxial Growth of Centimeter-Sized Lead-Free (BA)2CsAgBiBr7/Cs2AgBiBr6 Heterocrystals for Self-Driven X-ray Detection. J. Am. Chem. Soc., 2021 DOI: 10.1021/jacs.1c08959 https://doi.org/10.1021/jacs.1c08959