我院赵强教授和徐修文教授团队在X射线探测与成像领域取得突破性进展，相关成果以“Low-temperature perovskite crystallization suppresses interfacial thermal stress for robust and high-resolution flat-panel X-ray imaging”为题，发表于国际顶级学术期刊Advanced Materials。我院为论文第一通讯单位，论文第一作者为南京邮电大学博士研究生王钰龙和硕士研究生贺云捷，通讯作者为南京邮电大学刘淑娟教授、赵强教授和徐修文教授。
图1. 中间体调控钙钛矿厚膜的低温生长及其X射线面阵探测器
X射线探测器在医学成像、工业无损检测和安检等领域具有重要应用。钙钛矿厚膜因兼具较强的X射线吸收能力和优异的载流子输运特性，是构建下一代直接型X射线探测与成像器件的理想材料。然而，钙钛矿结晶所依赖的高温过程以及钙钛矿与传统刚性基底热膨胀系数的不匹配的问题，使钙钛矿在热退火降温过程会产生巨大的界面热应力，从而引发薄膜剥离和开裂，这极大地阻碍了钙钛矿在辐射探测器等一系列光电子器件领域的发展。针对这一瓶颈，赵强教授和徐修文教授团队创新性地利用挥发性溶剂2-甲氧基乙醇（2-ME）配合单齿配位溶剂1-环己基-2-吡咯烷酮（CHP），成功设计制备出一种新型中间体(CHP)2Pb3I6，率先实现了高质量钙钛矿厚膜的低温可控生长，为解决钙钛矿“界面热失配”这一共性难题提供了新路径。
GIWAX原位表征、单晶解析和DFT理论计算结果显示，(CHP)2Pb3I6 中间体不仅有效降低了钙钛矿的结晶能垒，还调控了钙钛矿成核与生长的动力学过程，从而使其结晶温度从135 °C大幅降低到75 °C，进而实现了高质量钙钛矿厚膜的低温可控生长。较之常规高温制备的钙钛矿厚膜，该策略低温制备的厚膜残余热应力降低约75%（降至12.8 MPa），界面粘附强度提升一倍以上（达207 kPa）；所构建的单像素X射线探测器在保持较低暗电流的同时，实现了高达15378 μC Gyair-1 cm-2的高灵敏度，且探测限低至163 nGyair s-1。在此基础上，研究团队进一步实现了钙钛矿厚膜在与IGZO TFT阵列（256×256）芯片上的原位生长与单片集成。所研制的X射线面阵成像器件实现了对多种生物标本及电子元器件内部微结构的高清成像，其空间分辨率高达4.73 lp mm-1，超越了商用非晶硒和最先进的CdTe成像探测器。
该工作得到了国家自然科学基金、江苏省基础研究计划、中国辐射防护研究院平台自主科研项目开放基金、南京邮电大学高层次人才启动基金和江苏省研究生科研与实践创新计划等项目的资助。
全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74876
（撰稿：徐修文 编辑：徐伟 审核：谌静）
