进展一：钙钛矿单晶异质界面设计实现高性能X射线成像

        原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202305513

        金属卤化物钙钛矿单晶具有大的载流子迁移率和长的载流子扩散长度，被认为是极具竞争力的下一代X射线探测材料。然而，由于钙钛矿单晶高的暗电流和严重的离子迁移，导致探测器无法长时间稳定工作，进而限制了其在极端环境中的X射线探测应用。

        理论研究表明，通过构建异质结增加异质界面的迁移势垒，可以有效抑制离子在单晶体相的迁移，从而提升器件的稳定性。基于此，我院钙钛矿材料与器件团队提出了一种异质界面构筑策略，通过在空间电荷区形成一个具有高能带势垒的异质结来减少暗电流和离子的迁移。此外，利用异质界面工程设计的梯度能带结构，显著提高了钙钛矿单晶的载流子输运性能。

因此，基于异质结钙钛矿单晶设计制备的探测器实现了优异的X射线探测和成像性能，具有3.98×105 μC Gy-1 cm-2的高灵敏度，12.2 nGy s-1的低检测限，和10.2 lp mm-1的成像空间分辨率。这些指标是目前包括商用产品在内的X射线探测器的最高性能之一。此外，探测器在连续X射线照射下表现出良好的稳定性，并在240天后仍然可以实现清晰的X射线成像。此外，由于异质结的作用，钙钛矿单晶探测器表现出良好的自驱动X射线探测性能。该工作近日发表于国际材料学顶级期刊《Advanced Materials》上。

        进展二：无机钙钛矿单晶对称性破缺诱导能带分裂实现高稳定灵敏X射线探测

        原文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.3c01661.

        全无机CsPbBr3钙钛矿单晶具有载流子迁移率高、X射线吸收强、热稳定性好等特性，被认为是可用于高温环境下X射线探测的优异材料。然而该单晶在高电场下严重的离子迁移会破坏探测器的稳定性，造成探测器的暗电流漂移，最终降低X射线成像的空间分辨率和探测灵敏度。

        基于以上原因，我院钙钛矿材料与器件团队提出了一种能带分裂策略，通过用较大的I-离子部分取代CsPbBr3单晶中Br-离子来打破晶体结构对称性。理论模拟和实验结果均表明，由于不对称的晶体结构会引起明显的能带分裂，能带分裂的单晶不仅抑制了内部离子迁移，还促进了载流子的传输效率。研究结果发现，与原始的CsPbBr3单晶相比，能带分裂的单晶表现出更高的电阻率、更大的迁移率寿命积和更低的离子迁移率。

        因此，基于能带分裂单晶组装的探测器实现了2.8 × 105 μC Gy-1 cm-2的X射线探测灵敏度、18 nGy s-1的低检测限和12.7 lp mm-1的成像分辨率。此外，能带分裂单晶探测器的X射线探测稳定性也得到了显著提高，探测器在100℃的温度下仍然表现出高的探测灵敏度（1.2×104 μC Gy-1 cm-2）。该工作近日发表于国际知名期刊《ACS Energy Letters》上。

        两项工作均得到了国家自然科学基金、中国博士后创新人才计划、中国陕西省重点研究与发展计划、中国博士后科学基金、中央高校科研基金，d3顶盛体育官网基础创新专项、陕西省科协青年人才基金和111项目等的支持。论文第一作者分别为我院硕士研究生张小杰和史瑞新，通讯作者为我院刘生忠教授和刘渝城研究员。

 撰稿：张小杰 史瑞新    审核：刘治科 刘渝城