根据陕西省学位委员会和陕西省教育厅下发的《关于公布2023年陕西省优秀博士学位论文评选结果的通知》（陕教函〔2023〕1526号），我院宋鑫博士的学位论文《无金属钙钛矿ABX₃单晶X-射线探测器》入选，这是我院连续两年取得的第2篇省优秀博士学位论文。我院研究生教育始终围绕“立德树人、服务需求、提高质量、追求卓越”主线，充分发挥高水平研究生和指导教师的示范带头作用，严格把好学位授予环节各个关口，着力培养拔尖创新人才，体现了研究生人才培养取得的显著成效。

        作者简介：宋鑫，山西晋中人，2018年至2021年在d3顶盛体育官网获得博士学位，导师为刘生忠教授和赵奎教授。研究方向为新型钙钛矿单晶材料生长及其X射线探测，现于世界百强名校阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）著名科学家Osman Bakr组从事博士后工作。

        作者以新型钙钛矿半导体材料为研究背景，以实现目前医学成像中特别是乳腺成像中所需低剂量X射线探测为目标，针对新型半导体单晶的开发、生长以及薄膜器件的制备，最终将其应用于低剂量低能量X射线探测（主要为直接X射线单晶探测器和间接X射线闪烁体薄膜探测器）。以第一作者在Advanced Materials，Journal of the American Chemical Society，Matter，Advanced Energy Materials，Nano Energy等期刊发表学术论文，授权中国发明专利1件。研究生期间获得优秀毕业生、校级优秀学位论文、国家奖学金、隆基奖学金等奖项。

        论文简介：《无金属钙钛矿ABX₃单晶X-射线探测器》

        论文提出可控成核策略生长大尺寸低缺陷单晶，系统性研究单晶结构与电荷传输的关联，并展示了单晶在X射线高能辐射探测的优异表现。对无金属钙钛矿新材料的设计、低缺陷单晶的可控制备、结构—电荷传输特性的关联研究以及光电性能研究将推动分子钙钛矿光电领域的发展。具体工作如下：

        1. 实现无金属钙钛矿单晶光电器件，并揭示了无金属钙钛矿本征电荷传输特性。通过梯度降温法制备了DABCO-NH₄Br₃的低缺陷大单晶（5×5×2 mm³）；发现了两个宽半导体带隙，高能级处的半导体带隙导致载流子寿命长达毫秒级，电荷扩散长度长达10 µm；超长的载流子寿命进一步促使材料在X射线高能辐射激发下展现出优异的光电响应，该工作开启了无金属钙钛矿在可穿戴轻质X-射线高能辐射探测领域的潜在应用。

        2. 基于三维无金属钙钛矿MDABCO-NH₄I₃（MDABCO为甲基-三乙烯二胺）大尺寸（4×6×2 mm³）单晶，系统性研究了电荷复合发射荧光机制。在室温下控制溶剂挥发制备高质量大尺寸无金属钙钛矿单晶；电荷寿命长达1.03 μs，发光形式为自陷态激子通过三线态发光，单晶量子产率高达53%；高压强改变三维钙钛矿晶格扭曲和带隙，晶体发光颜色从橙色→黄色→绿色实现可调；更低的缺陷态和更高的X-射线吸收系数促使MDABCO-NH₄I₃单晶比DABCO-NH₄Br₃单晶具有更优异的X射线光电响应。该工作将促进无金属钙钛矿作为生物兼容发光器件潜在应用。

        3. 基于分子设计维度调控，首次设计制备出低维无金属钙钛矿及其单晶光电器件。通过B位工程N₂H₄⁺替代NH₄⁺，制备出一维无金属类钙钛矿DABCO-N₂H₄X₃（X为卤素原子）大尺寸(5×35mm²)单晶；研究了电荷传输各项异性，低维结构相比三维结构具有更低的离子迁移，有效降低了暗态电流；优异的电荷传输迁移和低离子迁移促使单晶X-射线探测器获得了高灵敏度(1142 μC·Gyair^-1·cm^-2)和低检出限(2.68 μGy·s^-1)。该工作将促使无金属钙钛矿向新型低维半导体领域发展。

        4. 基于分子调控，设计制备出目前最硬的无金属钙钛矿单晶及其单晶光电器件。通过A位调控乌洛托品分子（hmta）替代三乙烯二胺分子，制备出三维无金属钙钛矿hmta-NH₄Br₃单晶；相比于DABCO-NH₄I₃晶体，hmta-NH₄Br₃晶体内A位笼型有机分子具有更高承压能力和与B位NH₄⁺之间更多的氢键相互作用，导致晶体硬度从0.78 GPa增加到了1.5 GPa，晶体结构长期稳定性也得到大幅提升。该工作将促进新型无金属钙钛矿材料开发和高稳高承压特殊环境下光电器件的潜在应用。

        导师简介：刘生忠，d3顶盛体育官网特聘教授，博士生导师。1983年毕业于d3顶盛体育官网，获学士学位；1986年毕业于兰州大学化学系，获硕士学位；1992年在美国西北大学(Northwestern University)获博士学位。1992-2011年间，先后在美国Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）、Solarex、BP Solar、United Solar从事研究工作。2012年回国工作，任d3顶盛体育官网新能源高等技术研究院院长，陕西省能源新材料与器件重点实验室主任、d3顶盛体育官网陕西省能源新技术工程实验室主任。研究领域集中在太阳能电池、钙钛矿单晶材料、纳米材料、薄膜材料、光电功能材料、激光表面处理和光伏技术的开发、放大和生产。担任J. of Energy Chemistry期刊（Elsevier）国际顾问、Advanced Functional Materials客座编辑、Scientific Report编委、Nano Select副主编。发表SCI论文400余篇，获授权专利100余项。连续多年入选高被引科学家榜单，H-index 183。

        赵奎，d3顶盛体育官网教授，主要从事新能源材料和器件的研究。课题组基于自主开发新装备创新半导体结晶基础理论，发展出结晶调控策略建立了高性能器件可控制备关键技术。在高能辐射探测领域，课题组率先开拓出无金属钙钛矿大尺寸单晶实现生物兼容、轻质、可穿戴的X-射线探测器。承担和参与国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目多项。在SCI期刊上发表论文百余篇。在国际重要学术刊物Joule，Adv. Mater.，J. Am. Chem. Soc.，Nat. Commun.，Matter，Energy Environ. Sci.等发表论文多篇，H-index 62。

 撰稿：赵奎 董芬芬  审核：刘治科