新型一维杂化铅卤化物晶体材料助力高性能辐射探测

华东理工大学教授杨双、杨化桂、侯宇团队，开发出一类新型一维杂化铅卤化物晶体材料，并制备了X射线探测器，表明配位化学可以成为设计稳定、高性能杂化半导体的一种有力范式。相关研究成果近日发表于《纳米快报》。

配位型一维杂化金属卤化物晶体结构。研究团队供图

低维杂化金属卤化物在辐射探测、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。

研究团队通过引入具有多齿配位能力的有机分子，构筑Pb–N配位键锁定有机-无机界面，开发出一类新型一维杂化铅卤化物晶体材料。理论和实验研究表明，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。

研究团队进一步基于ATDZPbBr3多晶晶体组装的X射线探测器展现出卓越的辐射探测性能，探测灵敏度及检测限等参数远超商业化非晶硒和碲锌镉等传统X射线探测材料。此外，该器件在连续2000秒的X射线辐照下仍保持优异的稳定性。