室温中通过半导体进行高分辨率探测γ射线是一种具有较高挑战性的应用，材料中具有最低量的缺陷位点就足以消除由γ射线产生的信号，因此能够检测γ射线的半导体探测器非常稀有。铅基卤化物钙钛矿半导体具有不同寻常的高缺陷容忍性，因此表现出优异的光电性能，以及光电转换/探测性能。有鉴于此，美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis等首次报道了大粒径全无机钙钛矿CsPbCl₃半导体材料，能够在室温中实现高性能γ-射线探测。CsPbCl₃是一种能带为3.03 eV的宽带半导体材料，其有效原子序数高达69.8，作者发现CsPbCl₃的两种晶相转变过程，在325 K温度从立方相（Pm-3m）转变为四方相（P4/mbm），在316 K温度进一步转化为正交斜方相（Pbnm）。

 本文要点：

（1）

尽管晶体中在相变过程中产生孪晶现象，仍能够获得探测级别的CsPbCl₃晶体材料，电阻率达到~1.7×10⁹ Ω·cm。制备获得的数个立方厘米的晶体导热率仅仅0.6 W m^-1 K^-1，其中电子、空穴迁移率达到~30 cm²/(V·s)。

（2）

通过大气光电子计数能谱仪PYSA，测试发现其最高价带达到5.66±0.05 eV。在暴露于γ-射线环境中，肖特基型平板CsPbCl₃探测器实现了优异的能量分辨率（~16 %，122 keV），同时具有高品质因子的空穴迁移率寿命（3.2×10^-4 cm²/V）、较高的空穴寿命（16 μs）。

参考文献

Yihui He, Constantinos C. Stoumpos, Ido Hadar, Zhongzhen Luo, Kyle M. McCall, Zhifu Liu, Duck Young Chung, Bruce W. Wessels, and Mercouri G. Kanatzidis,* Demonstration of Energy-Resolved γ-Ray Detection at Room Temperature by the CsPbCl₃ Perovskite Semiconductor, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.0c12254

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12254