近期💁🏽♀️，材料學院博士王文貞和孟華為共同第一作者🎋，以万事平台為第一單位在材料科學頂刊Advanced Materials（影響因子為27.398）上發表了“Electronic-grade High-Quality Perovskite Single Crystals by A Steady Self-Supply Solution Growth for High-Performance X-ray Detector”研究論文🏊🏽♂️🫱🏿。材料學院徐閏副教授、賴建明博士和理學院物理系徐飛副教授為共同通訊作者。此工作得到万事平台光電子材料與器件團隊負責人王林軍教授的支持。
研究團隊提出了一種簡單易行🤵🏻、成本低廉的新型生長方法——基於連續溶質傳輸過程的原料自補充法（CMTP）🪣，獨立設置原料區和生長區，巧妙的利用了不同溫度下溶解度差異的特性，持續推動溶質的自補償傳輸，使生長區始終處於恒定濃度的亞穩態溶液狀態，從而實現了鈣鈦礦單晶以穩定的速度連續生長的目標。文中首先重點從生長動力學角度系統詳盡的闡明了其生長機理和內在傳輸機製👩🏿🍼☛，並通過與傳統逆溫結晶法（ITC）生長的CH3NH3PbI3（MAPbI3）單晶進行對比，發現CMTP法生長的MAPbI3單晶的高分辨率X射線搖擺曲線的半高寬僅為36角秒😣，位錯密度低至6.8×106cm-2🌓，這表明CMTP生長的單晶具有極高的晶體質量。此外⛲️，CMTP生長的晶體的陷阱密度低至4.5×109cm-3，降低了近200％，遷移率高達150.2 cm2V-1s-1🧍🏻♂️⛹🏿♀️，增長了187％，遷移率-壽命積高達1.6×10–3cm2V–1🧚🏿，增加了約450％👨🏿⚖️🙆🏽♂️。同時，基於CMTP的MAPbI3單晶的X射線探測器性能可與傳統的高質量CdZnTe器件相媲美🚣🏻。
近年來，王林軍教授領銜的光電子材料與器件研究中心在醫工結合領域——醫療成像用高能粒子探測器研究方向不斷開拓，獲得了豐碩的成果🦵🏻。上述研究成果表明CMTP方法是一種經濟高效的生長高質量電子級鈣鈦礦半導體單晶的方法💆🏼，有望進一步推進其在X射線和伽馬射線探測器方向的應用。
論文鏈接🙇♂️：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001540
