近日，刘生忠教授、刘渝城研究员团队在学术期刊《先进材料》 （Advanced Materials）在线发表了以“2D Halide Perovskite Single Crystals Constructed by Aromatic Diammonium for High Sensitivity and Low Detection Limit X-Ray Detectors”（芳香族二胺构建的二维卤化物钙钛矿单晶用于制备高灵敏度、低检测限的X射线探测器）为题的研究论文。

卤化物钙钛矿在光伏与光电子领域虽取得显著进展，但三维卤化钙钛矿受限于结构、化学不稳定性及高本征载流子浓度。二维结构卤化钙钛矿因其可调结构和优异稳定性成为研究热点，其中二维Ruddlesden-Popper（RP）和Dion-Jacobson（DJ）是两类主要相。与RP相相比，DJ相通过引入二胺阳离子，消除层间范德华间隙，结构层间间距显著减小，从而降低电荷转移势垒，促进纵向载流子传输，并提升光电性能与环境稳定性。然而，DJ相单晶生长条件苛刻，且脂肪族二胺刚性不足，而芳香族二胺可同时增强结构刚性并缓解介电限域效应。

基于此，刘生忠教授、刘渝城研究员团队选用芳香族二胺2-氨甲基吡啶（2AMPY）阳离子作为有机层，通过溶液法生长出(2AMPY)PbX₄（X=Cl, Br, I）厘米级高质量单晶，并制备了垂直结构探测器，系统研究晶体结构与X射线探测性能的构效关系。芳香族二胺设计通过氢键和嵌入深度优化层间距，其中(2AMPY)PbBr₄单晶具有最高载流子迁移率-寿命乘积，因此单晶探测器具有高的探测灵敏度（13306 µC Gy^-1 cm^-2）、超的检测限（1.69 nGy s^-1）及高分辨率X射线成像。本研究提出了一种基于芳香二胺阳离子构筑新型二维钙钛矿材料的策略，并基于刚性高纯度单晶的制备，为高性能X射线探测器的开发提供了材料合成方法与结构设计依据，为X射线检测技术提供了富有前景的解决方案。

文章第一作者为博士研究生辛建丽，我室刘生忠教授和刘渝城研究员为共同通讯作者，我室为第一署名单位。该研究得到国家自然科学基金、中央高校科学基金、陕西省自然科学基础研究计划B类、材料科学与工程学院基础创新项目、应用表面与胶体化学教育部重点实验室“搏用人才支持计划”B类项目以及111项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74887

供稿人：刘渝城

一审：赵   奎

二审：杨   鹏

三审：刘成辉