高能射线探测成像技术在高能物理研究、医疗影像和工业探测等领域具有重要应用。非铅金属卤化物具有毒性低、稳定性良好、发光效率高、Stokes位移大的优点，在X射线间接探测领域表现出重要的应用潜力。本文综述了近年来非铅金属卤化物闪烁体及薄膜成像器件的研究进展，首先介绍了材料组分与发光机理，然后列举了与闪烁体性能相关的关键参数，概述了单晶、粉末与纳米晶材料合成方法，阐述了近些年研究工作中关于提高成像器件分辨率的新颖思路，重点讨论了复合薄膜、陶瓷玻璃、结构化闪烁体等形式的新型闪烁体成像器件。最后，对目前闪烁体探测成像面对的挑战和潜在解决方案进行了总结与展望。

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略，用三价锑离子部分取代CsCdCl3中的二价镉离子，促进自陷激子的产生，使CsCdCl3∶Sb3+产生了明亮的宽带绿色发光，中心波长为530 nm。机理研究结果表明，CsCdCl3∶Sb3+ 中相邻SbCl6八面体被孤立，形成了低维电子构型，促进了Sb3+ 局域化，实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外，尽管CsCdCl3和RbCdCl3均属于ACdCl3(A为碱金属家族)，但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl3属于正交晶系，空间群为Pnma；CsCdCl3属于六方晶系，空间群为P63/mmc。CsCdCl3的结构对称性大于RbCdCl3，其晶体结构偏离立方相的扭曲程度比RbCdCl3小，导致CsCdCl3∶Sb3+比RbCdCl3∶Sb3+有较小的斯托克斯位移，并造成发射光谱的蓝移。本工作不仅为异价阳离子取代设计新的发光材料提供了方法，而且为通过晶体结构对称调控金属卤化物的发光性能提供了思路。

近年来兴起的新型金属卤化物钙钛矿材料兼具无机和有机发光材料的诸多优点，如可利用溶液法大面积制备、带隙易调控、载流子迁移率高、荧光量子效率高等，有望突破传统半导体光电材料的技术瓶颈。钙钛矿发光二极管被认为是最有潜力实现低成本、高亮度、大面积、可柔性化的下一代发光与显示技术。本文主要介绍了王建浦团队在钙钛矿发光领域取得的研究成果，总结了提升钙钛矿发光二极管性能的主要策略，并对钙钛矿发光二极管的未来发展方向进行了展望。

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能和低廉的制备成本,成为目前光伏领域内的研究热点。然而,钙钛矿薄膜表面和晶界处存在大量缺陷,这易于导致载流子非辐射复合,并进而影响太阳能电池的光电转换效率。本工作通过在两步法制备钙钛矿的铅盐前驱液中引入钝化剂乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid, ASA),利用吸收/光致发光光谱、扫描电镜和电学测试等技术手段研究了ASA分子对钙钛矿薄膜质量与器件性能的影响。结果表明: 适量的ASA分子可以通过路易斯酸碱相互作用增大钙钛矿晶粒尺寸,并有效降低钙钛矿薄膜的缺陷密度; 当ASA的浓度为2.5 mmol/L时,所制得的钙钛矿电池取得了19.83%的最高光电转换效率,明显高于对照器件的转换效率(17.47%)。本工作首次报道了ASA对钙钛矿薄膜缺陷的良好钝化效果,并为提高钙钛矿太阳能电池性能提供了一种简单有效的制备方法。

采用布里奇曼法成功制备出大尺寸(15 mm×50 mm)、高质量的全无机金属卤化物类钙钛矿Cs3Bi2I9单晶。室温下, 该晶体属于六方晶系, 空间群为P63/mmc, 密度为5.07 g/cm3, 晶胞参数为a=b=0.840 nm, c=2.107 nm, 熔点为632 ℃。采用粉末X射线衍射谱、紫外-可见-近红外漫反射光谱、I-V测试等表征该晶体的性质。制备Au/Cs3Bi2I9/Au三明治型器件结构, 采用飞行时间技术测试Cs3Bi2I9晶体的载流子迁移率, 得到Cs3Bi2I9晶体的电子迁移率为4.33 cm2·V-1·s-1。根据Hecht单载流子方程拟合得到Cs3Bi2I9晶体的载流子迁移率寿命积(μτ)为8.21×10-5 cm2·V-1, 并且在500 V偏压下对α粒子的能量分辨率达到39%。

近年来, 以雪崩二极管和硅光电倍增管为代表的高探测效率、长波敏感的硅基光探测器件技术得到快速发展, 这使得具有红光-近红外发光特性的闪烁晶体材料逐渐受到关注。本文综述了红光-近红外发光金属卤化物闪烁晶体的发展历程, 重点介绍了基于Eu2+-Sm2+能量传递的新型红光-近红外发光卤化物晶体的发光机理、闪烁性能和实现高效红光-近红外闪烁发光的材料选择原则, 并从材料制备和探测器应用的角度分析了红光-近红外发光闪烁晶体发展所面临的问题。