近日，课题组在直接型X射线探测器领域取得积极进展。相关成果以题为“High-temperature stable and sensitive X-ray detector based on two-dimensional lead-free perovskite Cs₄MnBi₂Cl₁₂ single crystal”发表在物理类一区期刊《Nano Research》上。该论文第一作者为硕士研究生顿聪慧，通讯作者为史志锋教授和徐俊敏副教授，郑州大学物理学院为第一单位。

X射线探测器在医学诊断、工业探伤、安全检查等领域具有重要的应用价值。金属卤化物钙钛矿材料因具有高原子序数、大载流子迁移率-寿命乘积（μτ）以及低廉的制备成本，在直接型X射线探测应用方面备受关注。空位有序的四重钙钛矿Cs₄MnBi₂Cl₁₂是一种新型的无铅钙钛矿材料，其具有环保无毒、结构稳定的优势，并且较大的原子序数也保证了该材料具有高X射线衰减系数。目前，关于Cs₄MnBi₂Cl₁₂材料的研究主要集中在其本征发光特性方面，还没有基于该材料在直接X射线探测方面的应用报道。

    为此，团队首先开展了Cs₄MnBi₂Cl₁₂单晶的制备研究，进一步制备出结构为Au/Cs₄MnBi₂Cl₁₂/Au的直接型X射线探测器，并成功展示了其成像应用。所制备器件的灵敏度高达2.1×10³ μC Gy_air⁻¹ cm⁻²、最低检测限为1.05 nGy_air s⁻¹。此外，该探测器还展现出极低的暗电流漂移（8.33 ×10⁻⁸ nA cm^–1s ⁻¹ V⁻¹）以及优异的空气存储稳定性和开关循环稳定性，并且在温度高达100 °C时仍能稳定工作，有望在极端环境条件下得到应用。最后，基于该探测器成功实现了对金属物体的高分辨率成像。

该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、以及河南省科技创新团队支持计划等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907574