近日,国际知名学术期刊《Nano Letters》以“One-Dimensional Hybrid Lead Halide Crystals with Molecular Pb–N Coordination for High-Performance Radiation Detection”为题,在线报道了国产直播
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清洁能源材料与器件团队在一维杂化金属卤化物半导体领域的最新研究成果。
低维杂化金属卤化物因其结构多样性和优异的光物理性质,在辐射探测、太阳能电池和发光二极管等领域展现出重要的应用前景。然而,传统杂化材料中有机-无机组分之间依赖弱的离子键和氢键作用,导致结构稳定性不足、载流子传输受限,制约了其在电子器件中的实际应用。如何在分子层面强化有机-无机组分间的耦合,实现离子迁移的有效抑制与电荷传输的协同提升,是该领域面临的关键科学难题。

针对上述问题,研究团队创新性地引入具有多齿配位能力的有机分子,通过构筑Pb–N配位键锁定有机-无机界面,成功开发出一类新型一维杂化铅卤化物晶体材料。理论和实验研究发现,Pb–N配位键的形成赋予有机-无机界面共价键特征,不仅缩短了无机链间距、增强了结构刚性,还通过电子轨道杂化使有机阳离子直接参与电荷输运,打破了传统低维材料中有机组分仅作为绝缘间隔层的局限。
基于该材料组装的X射线探测器展现出卓越的辐射探测性能:ATDZPbBr3多晶晶体器件实现了1.63×104 μC Gyair-1 cm-2的探测灵敏度以及低至19.7 nGy s-1的检测限,性能远超商业化非晶硒(α-Se)和碲锌镉(CdZnTe)等传统X射线探测材料。此外,该器件在连续2000 s的X射线辐照下仍保持优异的稳定性。
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为该论文的唯一通讯单位,第一作者为国产直播
硕士研究生赵予豪,通讯作者为杨双教授、杨化桂教授和侯宇教授。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、教育部中央高校青年教师科研创新能力支持项目、上海市基础研究特区等项目的支持。
文章链接://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.6c01328