卤化物钙钛矿异晶由不同的钙钛矿单晶组成，引起了基础研究和应用器件设计领域极大的研究兴趣。使用这种异晶的主要优势之一是其内置电势，可增强电荷传输并抑制固态器件中的噪声。在此策略的基础上，高性能光电器件（例如X射线探测器）已被成功证明。然而，这些报道的异晶中金属阳离子（Pb）的毒性阻碍了它们的更广泛应用。因此，开发无铅卤化物钙钛矿异晶具有重要意义，但仍然极具挑战性。近日，中科院福建物构所Junhua Luo等报道了一种溶液处理的原位异质外延方法，创建了第一个无铅卤化物钙钛矿异晶，2D/3D (BA)₂CsAgBiBr₇/Cs₂AgBiBr₆(BA = 正丁基铵)，尺寸高达10×7×6 mm³。

本文要点：

1）与被广泛研究的单晶相比，这种异质晶体能够将3D Cs₂AgBiBr₆晶体出色的X射线响应性能与其2D对应物的抑制离子迁移和大体相电阻性质相结合。

2）作者观察到(BA)₂CsAgBiBr₇/Cs₂AgBiBr₆异晶的自发电荷分离/传输现象，这归因于结中形成的内置电势。

3）基于异晶的自驱动X射线探测器表现出优异的性能，包括高的X射线灵敏度（206 μC Gy^–1 cm^–2），比Cs₂AgBiBr₆晶体器件（24 μC Gy^–1 V cm^-2，under 1 V bias)高一个数量级、超低暗电流(3.2×10^-2 pA) 和卓越的操作稳定性。

该工作首次报道了无铅卤化物钙钛矿异晶，有望为可持续和小型化的钙钛矿光电器件开辟道路。

Xinyuan Zhang, et al. In Situ Epitaxial Growth of Centimeter-Sized Lead-Free (BA)₂CsAgBiBr₇/Cs₂AgBiBr₆ Heterocrystals for Self-Driven X-ray Detection. J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c08959

https://doi.org/10.1021/jacs.1c08959