本文介绍了一项关于无机钙钛矿材料在X射线检测领域应用的研究。该研究由tongyu shi、wenjun liu、jiongtao zhu、xiongsheng fan、zhengyu zhang、xingchen he、rui he、jiahong wang、kezhen chen、yongshuai ge、xiangming sun、yanliang liu、paul k. chu和xue-feng yu等作者共同完成，研究团队来自多个研究机构。该论文于2023年发表在《Nano Research》期刊上，卷号为16(7)，页码为9983-9989。

研究背景

无机钙钛矿材料（inorganic perovskites）因其在X射线检测中的优异性能而备受关注，尤其是CsPbBr3材料。然而，传统合成方法需要高温条件，这限制了其在实际应用中的推广。本研究旨在开发一种在室温下合成CsPbBr3微砖粉末的方法，并通过热等静压处理（hot isostatic processing）制备出具有优异电荷传输性能的致密CsPbBr3晶片，从而提升其在X射线检测中的性能。

研究流程

研究主要分为以下几个步骤：

1. 化学试剂准备：研究使用了二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide, DMSO）作为溶剂，用于在室温下合成CsPbBr3微砖粉末。

2. CsPbBr3微砖粉末的合成：通过DMSO与CsPbBr3的反应，制备出立方形状的CsPbBr3微砖粉末。该粉末具有较少的晶体缺陷、低电荷陷阱密度和高结晶度。DMSO通过Pb-O键附着在CsPbBr3微砖表面，形成CsPbBr3-DMSO加合物。

3. CsPbBr3晶片的制备：在热等静压处理过程中，释放的DMSO蒸气将CsPbBr3微砖融合，形成致密的CsPbBr3晶片。该晶片具有最小的晶界和优异的电荷传输性能。

4. 器件制备：基于制备的CsPbBr3晶片，研究团队进一步制备了X射线检测器件，并对其性能进行了测试。

主要结果

研究结果表明，通过DMSO辅助的室温合成和热等静压处理，制备的CsPbBr3晶片具有以下优异性能： - 迁移率-寿命乘积（μτ）：5.16 × 10^-4 cm²·V⁻¹，表明其具有高效的电荷传输能力。 - 灵敏度：14,430 μC·Gy_air⁻¹·cm⁻²，显示出极高的X射线检测灵敏度。 - 检测限：564 nGy_air·s⁻¹，表明其能够检测到极低剂量的X射线。 - 稳定性：在X射线检测中表现出优异的稳定性。

这些结果表明，该方法为高对比度X射线检测提供了一种具有巨大实际潜力的新策略。

结论

本研究通过DMSO辅助的室温合成和热等静压处理，成功制备了具有优异电荷传输性能和稳定性的CsPbBr3晶片。该材料在X射线检测中表现出高灵敏度、低检测限和优异的稳定性，具有广泛的应用前景。研究不仅提供了一种新的材料合成方法，还为无机钙钛矿材料在X射线检测领域的应用开辟了新的方向。

研究亮点

1. 新颖的合成方法：通过DMSO辅助的室温合成和热等静压处理，成功制备了高质量的CsPbBr3晶片，避免了传统高温合成的限制。
2. 优异的性能：制备的CsPbBr3晶片具有高迁移率-寿命乘积、高灵敏度和低检测限，显示出其在X射线检测中的巨大潜力。
3. 实际应用价值：该研究为高对比度X射线检测提供了一种具有实际应用价值的新策略，有望推动无机钙钛矿材料在医疗成像、安全检查等领域的应用。

其他有价值的内容

研究还详细讨论了CsPbBr3晶片的晶体结构、电荷传输机制以及DMSO在合成过程中的作用机制，为进一步优化材料性能提供了理论依据。此外，研究团队还对比了不同合成条件下材料的性能差异，验证了该方法的可靠性和可重复性。

本研究不仅提供了一种新的材料合成方法，还为无机钙钛矿材料在X射线检测领域的应用提供了重要的理论和实验依据，具有重要的科学和应用价值。