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作者：郑璐瑛;王芳;许谢铭;王帅华;吴少凡;
单位：中国科学院福建物质结构研究所;福建师范大学化学与材料学院;中国福建光电信息科学与技术创新实验室;
摘要：半导体辐射探测材料作为X射线成像技术的核心元件，在医学影像、工业检测等方面有着广泛的应用。近年来，三维钙钛矿材料凭借大原子序数、强光电转换及低制备成本，在半导体辐射探测领域展现出巨大应用潜力。然而，该材料体系面临显著的离子迁移特性带来的暗电流高、稳定性差等挑战，严重制约其器件化应用进程。本工作聚焦结构维度调控策略，引入环己胺（CHA）来切割三维卤铅骨架，形成层状钙钛矿CHA_2PbBr_4，实现高效稳定的X射线探测。基于优化降温的溶剂热合成工艺，制备出毫米级CHA_2PbBr_4单晶，呈现出定向生长的层状形貌。得益于层状结构对离子迁移与暗电流的抑制特性，CHA_2PbBr_4单晶呈现1.64×10~(10)Ω·cm的高电阻率，且该单晶器件在高电场条件下展现出可达3 791.4μC·Gy_(air)~(-1)·cm~(-2)的高灵敏度性能及低至84.55 nGy_(air)·s~(-1)的优异探测极限。上述结果表明引入有机长链带来的结构层状化可实现辐射探测多性能的协同优化，这为开发综合性能优异的X射线探测器提供了潜力备选材料。
关键词：层状钙钛矿;;二维结构;;单晶探测器;;X射线探测;;性能调控
基金资助：中国科学院仪器设备研制项目(PTYQ2025TD0012);; 国家重点研发计划(2022YFB3605703);; 福建省杰出青年基金项目(2023J06051);; 闽都创新实验室产学研专项(2024CXY109)
