X射线探测与成像技术广泛应用于医学影像、安全检查、工业探伤、辐射监测等领域。近年来，金属卤化物钙钛矿材料凭借着高的X射线吸收系数、优异的载流子传输能力和低成本等特点，在直接型X射线光电探测应用方面表现出了很好的应用潜力。考虑到X射线难聚焦，在探测成像应用中，X射线探测器的面积需要足够大。然而，大尺寸钙钛矿单晶可控制备及其高性能X射线探测与成像的研究具有很大的挑战性。

图1. TOC图。图片来源: Adv. Mater.

近日，中山大学匡代彬/王旭东团队将超声辅助结晶法与热压工艺相结合，实现了大面积（10 cm × 10 cm）和高品质的混合阳离子钙钛矿（MA_0.42FA_0.58PbI₃）准单晶膜的制备。在钙钛矿结晶过程中，借助超声诱导实现快速均匀成核，为后续大面积钙钛矿微晶膜的均匀生长提供了保障。经过热压处理后，钙钛矿晶粒发生融合，晶粒间隙基本消除，从而获得了钙钛矿准单晶膜。与未经热压处理的微晶膜相比，准单晶膜的载流子迁移率和载流子迁移率-寿命乘积分别提升了~13倍（从1.8 cm² s^-1 V^-1至23.5 cm² s^-1 V^-1）和~18倍（从8.4 × 10^-6 cm² V^-1至1.5 × 10^-4 cm² V^-1）。得益于优异的载流子输运性质，MA_0.42FA_0.58PbI₃准单晶膜光电器件在X射线探测中表现出了突出的探测灵敏度（1.16 × 10⁶ μC Gy_air^-1 cm^-2）。X射线探测灵敏度超过了绝大多数文献报道的钙钛矿多晶膜或晶片，甚至与钙钛矿单晶器件相媲美。器件的检测限为37.4 nGy_air s^-1，较商业化α-Se探测器低了两个数量级。在X射线探测成像中，探测器能清晰分辨门禁卡、电子元件等物体的内部结构（图2）。这项工作为大面积钙钛矿准单晶膜在X射线成像中的应用提供了新思路。

图2. 大面积钙钛矿准单晶膜及X射线成像。图片来源: Adv. Mater.

相关研究成果“Ultrasound-Assisted Crystallization Enables Large-Area Perovskite Quasi-Monocrystalline Film for High-Sensitive X-ray Detection and Imaging”发表在国际期刊Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.202210878）。

（摘自 中山大学化学学院）