摘要：
金属卤化物钙钛矿材料是一种新型的半导体材料，化学结构如图1所示。金属卤化物钙钛矿材料具有极其优异的光电特性，在太阳电池、LED、光电探测器等领域有巨大的应用前景。其中钙钛矿太阳能电池的转换效率已经达到25.6%，接近工艺复杂的晶硅太阳能电池的效率记录26.3%。钙钛矿LED的外量子效率也已经超过23%，接近商用的有机发光二极管（OLED）的外量子效率（~25%）。另外，钙钛矿材料具备可溶液法制备、可弯曲等优势，具有巨大的低成本商业化制备的潜力。

在辐射探测领域，常用的传统半导体材料有比较大的弊端。例如，高纯锗和CdZnTe (CZT)制备成本太高，而Si和α-Se对射线的吸收系数较低。并且，我国在高性能辐射探测器方面面临被卡脖子的困境。金属卤化物钙钛矿材料含有铅、碘等原子序数较大的元素，能够有效吸收X射线。因此，钙钛矿材料在辐射探测中也展现出极佳的应用前景。

近年来，钙钛矿材料在直接探测和间接探测方面都不断取得突破性进展。在直接探测方向，短短五年时间，钙钛矿单晶制备的探测器灵敏度从50 μC Gy−1cm−2提升到了3.5×106 μC Gy−1cm−2，响应时间可达2.3 μs (Adv. Mater. 2021, 33, 2006010.)，远超商用CT的探测器，如表1所示。此外，可弯曲钙钛矿探测器，可穿戴设备等方面也取得一系列重要进展。

在间接探测方向，钙钛矿材料带隙可调，可以与光探测器响应波段匹配，展现出了极佳的性能。特别是钙钛矿的高缺陷容忍度和相对较小的带隙，使得钙钛矿具有非常高的光产率，理论光产率甚至可达200,000 photons/MeV，与传统半导体光产率对比如表2所示。此外，钙钛矿例如CsPbBr3纳米晶可以在30 ns内衰减到1%，甚至一些低维钙钛矿具有百皮秒级的超快衰减，远低于商业CT所要求的30 ms。此外，通过微纳结构的设计，钙钛矿间接探测有望实现超高时间分辨和超高空间分辨。

我们实验室从2020年开始钙钛矿X射线探测器的研究。目前已经可以制备出性能良好的CH3NH3PbBr3单晶X射线探测器。此外，我们开创性的使用多孔电极，期望通过器件结构产生的增益实现更高的灵敏度，目前已经可以在-1V的低偏压下实现接近105 μC Gy−1cm−2的超高灵敏度，在可见光区域响应时间达10 μs。同时，由于多孔电极膜本身具有非常好的柔韧性，我们已成功制备出基于多孔电极的高灵敏度可弯曲钙钛矿探测器。

报告人简介：

肖正国教授，中国科学技术大学物理系特任教授，博士生导师，青年千人获得者(2018年)。2011年毕业与中科院固体物理研究所，获理学硕士学位。2015 年8月毕业于美国内布拉斯加-林肯大学材料工程专业，获哲学博士学位，师从光电子学领域专家Jinsong Huang教授。2015年9月到2018年2月在美国普林斯顿大学电子工程系从事博士后研究。2018年3月起任中国科学技术大学物理系教授。长期致力于新型光电子材料及器件的研究，包括基于有机薄膜和杂化钙钛矿材料的太阳能电池、光电探测器、LED等。2014年获国家优秀自费留学生奖；分别于2014年，2015年获得内布拉斯加大学材料系和工程学院优秀研究助理奖；2015年获美国材料学会博士生奖。近年来在Nature Materials、Nature Photonics、Nature Nanotechnology、Nature Communications等期刊发表论文六十余篇，总被引用超过14000次，H-index：40。

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