作为太阳能电池应用的超材料，钙钛矿CH₃NH₃PbX₃（MAPbX₃，X = Cl，Br，I）在光电子器件领域展现出极大的应用前景。与多晶薄膜相比，钙钛矿单晶具有更好的光电特性，如更长的载流子寿命、迁移率和更低的缺陷态密度，预期可获得性能更好的光电器件。近日，材料科学与工程学院刘生忠教授团队通过调控晶体成核和生长过程，首次开发了一种低温梯度结晶方法（LTGC），获得了高质量的CH₃NH₃PbBr₃单晶，具有了超低的缺陷态密度6.2±2.7×10⁹cm^-3，同时大大提高了载流子迁移率81±5 cm²V^-1s^-1和载流子寿命899±127 ns，为目前报道的最优值。该团队利用该单晶进一步成功地设计和制备了由729像素传感器阵列组成的大面积（≈1300平方毫米）成像组件。该器件具有较快的响应速度，优异的光响应度，高分辨率成像功能以及优异的稳定性。相关研究成果以题为“A 1300 mm²Ultrahigh‐Performance Digital Imaging Assembly using High‐Quality Perovskite Single Crystals”发表于材料学科国际顶级期刊《Advanced Materials》（IF=19.791）上。刘生忠教授和杨周副教授为共同通讯作者，刘渝城博士和张云霞为共同第一作者。这是目前国际上首例基于大尺寸单晶钙钛矿的高性能数字图像传感器的研究报道，为使用钙钛矿单晶材料设计及开发新型钙钛矿光电器件提供了新思路。

上述研究工作得到中国国家重点研究与发展计划（2017YFA0204800/ 2016YFA0202403），中央高校基础研究基金（2018CBLZ006），国家自然科学基金项目（61674098/61604091），111项目（B14041），国家大学科研基金（批准号：GK261001009，GK201603107）。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.201707314