近期，美国西北大学 Mercouri G. Kanatzidis 研究团队发现所制备的 CsPbBr₃ 伽马射线探测器在 100 krad~10 Mrad 的 Co-60 伽马辐射下仍具有极高的辐射耐受性，能保持良好的能量分辨率和载流子特性。该工作首次系统地研究了熔体法生长的 CsPbBr₃ 单晶探测器在高剂量 γ 辐射下的稳定性，并提出了优化其辐照耐受性的潜在方法。相关研究成果以“Extreme γ-ray radiation tolerance of spectrometer-grade CsPbBr₃ perovskite detectors”为题发表在Advanced Materials上。

摘要：

       钙钛矿化合物 CsPbBr₃ 是一种有前景的室温半导体辐射探测材料，有望成为当前常用材料 Cd_1−xZn_xTe（CZT）的廉价、易制备替代品。本文中，研究人员评估了恶劣条件（如在工业环境中经常出现的高辐射剂量和极端的太空辐射）下 CsPbBr₃ 探测器的性能。结果表明，当暴露于 1 Mrad 的 Co-60 γ 射线辐射后，探测器性能几乎没有恶化，能量分辨率与空穴迁移寿命也没有明显变化。此外，许多器件在连续 3 天暴露于 10 Mrad 的辐射剂量后仍然能正常工作，而那些失效的器件仍然可以重新制备成探测器。器件的故障可能与电极和材料之间的界面及其反应或电极有关，而与材料本身无关。该研究表明，CsPbBr₃ 辐射探测器有巨大的潜力在包括极端 γ 射线辐射通量和能量的各种应用中表现出高的效率与良好的可靠性。

文章信息：

M. C. D. Siena, V. V. Klepov, S. P. Stepanoff, et al. Extreme γ-ray radiation tolerance of spectrometer-grade CsPbBr₃ perovskite detectors. Adv. Mater., 2023, 2303244.

DOI: 10.1002/adma.202303244

摘要：

        基于二维材料的近紫外（NUV）探测器因具有原子级的厚度、可变的带隙和与入射光的强烈相互作用而备受关注。本文提出了一种用于 405 nm NUV 探测器的二硫化锡/掺铬二硫化锡（SnS₂/Cr-SnS₂）同源结构。通过微机械剥离和聚二甲基硅氧烷（PDMS）辅助的干转移法制备了以 SnS₂/Cr-SnS₂ 同源结构为锚点的超级探测器，该探测器对 405 nm 的 NUV 辐射表现出良好的检测性能，响应率达到 2.04×10³ A·W⁻¹，响应时间较短，为 8 ms，超过了大多数基于二维材料的探测器，甚至超过了商用光探测器(Thorlabs FD11A-Si)。该研究为基于高性能 SnS₂ 探测器提供了一个有效的同源结构，从而为 SnS₂ 在 NUV 探测器中的应用开辟了新的途径。

文章信息：

W. S. Duan, Z. Liu, X. F. Zhu, et al. Vertical SnS₂/Cr-SnS₂ n-n homostructure for high-responsivity and fast-response 405 nm near-ultraviolet detectors. IEEE Electr. Device L., 2023, 44, 1152-1155.

DOI:  10.1109/LED.2023.3274149

       近期，瑞典隆德大学 Hanna Dierks 和 Zhaojun Zhang 研究团队证明了在阳极氧化铝 (CsPbBr₃ NW/AAO)中生长的 CsPbBr（MHP）闪烁体纳米线（直径为 60 nm，长度为 5~9 μm）在 X 射线显微断层扫描中具有足够的稳定性，表明CsPbBr₃ NW/AAO 在微米尺度下具有三维 X 射线层析成像的潜力。相关研究成果以“3D X-ray microscopy with a CsPbBr₃ nanowire scintillator”为题发表在Nano research上。

摘要：

       X 射线显微镜是许多科学领域中必不可少的成像仪器，可以使用断层扫描将成像扩展到三维。金属卤化物钙钛矿（MHP）纳米材料因具有高光产率、高空间分辨率和易于制造等优点，成为 X 射线闪烁体中有前途的候选材料。断层扫描需要多次投影，因此闪烁体需要具有出色的稳定性，这对于 MHP 来说是一个挑战，因为 MHP 在 X 射线照射和环境条件下经常会快速降解。本文中，研究人员证明了在阳极氧化铝（CsPbBr₃ NW/AAO）中生长的 CsPbBr₃ （MHP）闪烁体纳米线（直径为 60 nm，长度为 5~9 μm）在 X 射线显微断层扫描时具有足够的稳定性。使用 Cu X 射线源（剂量为 4.2 Gy_air）在41 h 内拍摄断层照片，在此期间闪烁体的亮度波动小于 5%。一项为期 2 周的连续 X 射线暴露（剂量为 37.5 Gy_air）研究表明，尽管环境相对湿度从 7.4 % 变化到 34.2 %，但闪烁体的亮度波动小于 14%，并且没有长期退化。分辨率稳定在（180±20）lp·mm^-1，即约 2.8 μm，这表明 CsPbBr₃ NW/AAO 闪烁体是应用于高分辨率 X 射线成像探测器中的候选材料。

文章信息：

H. Dierks, Z. J. Zhang, N. Lamers, et al. 3D X-ray microscopy with a CsPbBr₃ nanowire scintillator. Nano Res., 2023, 16, 1084-1089.

DOI: 10.1007/s12274-022-4633-7

       近期，同济大学刘波教授研究团队提出了一种基于 β-Ga₂O₃:Al 单晶的高性能 X 射线探测器的设计策略，并通过光学浮区法生长出高质量 β-Ga₂O₃:Al 单晶。制备的基于 Ga₂O₃:15%Al 的 X 射线探测器具有灵敏度高、响应速度快、检测限低等优点。相关研究成果以 “Band gap engineering in β-Ga₂O₃ for a high-performance X-ray detector”为题发表在ACS Applied Electronic Materials上。

       氧化镓（Ga₂O₃）具有超宽带隙、高击穿电场和高X射线吸收系数，在 X 射线检测领域引起了极大关注。然而，由于杂质元素或本征缺陷导致了浅施主能级，非故意掺杂的 Ga₂O₃ 往往具有低电阻率。铁和镁离子的掺杂可以提高 β-Ga₂O₃ 的电阻率，但由于深能级杂质的引入，载流子漂移长度和载流子收集效率大大降低。本文中，研究人员通过带隙工程获得了高电阻率的掺Al β-Ga₂O₃（β-Ga₂O₃:Al）单晶，同时，讨论了 Al³⁺ 掺杂对于提高 β-Ga₂O₃ 晶体电阻率的影响机理，研制了一种高电阻率、高质量的基于 β-Ga₂O₃:15%Al 的 X 射线探测器。该探测器具有 851.6 μC·Gy_air⁻¹·cm⁻² 的高灵敏度，是商用非晶硒 X 射线探测器灵敏度的 42 倍。此外，该探测器具有响应速度快以及小于 0.05 s 的上升时间和衰减时间。研究发现，基于 β-Ga₂O₃:15%Al 的 X 射线探测器的高性能归因于 β-Ga₂O₃:Al 晶体的高电阻率和高质量。本文提供了一种通过带隙工程获得基于 β-Ga₂O₃ 单晶的高性能 X 射线探测器的方法。

文章信息：

Z. W. Li, J. W. Chen, H. L. Tang, et al. Band gap engineering in β-Ga₂O₃ for a high-performance X-ray detector. ACS Appl. Electron. Ma., 2021, 3, 4630-4639.

DOI: 10.1021/acsaelm.1c00778