原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202503463

X射线探测成像技术在医学诊断、工业无损检测、安全检查等领域具有重要的应用。二维（2D）卤化物钙钛矿具有电阻率大、稳定性好、层间距可调、X射线吸收强等优点，是一种很有前途的X射线探测材料。然而，2D钙钛矿的高激子结合能使其在X射线辐照下会产生明显的辐射发光（RL），这在探测过程中造成不可忽略的能量损失，从而限制了探测灵敏度的进一步提升。因此，降低辐照发光并同时优化2D钙钛矿的层间间距以提升载流子传输效率，是实现高性能X射线探测的有效策略。

  基于此，我院钙钛矿材料与器件团队通过合理设计离子（Bi³⁺）取代策略，成功降低了RL强度，延长了载流子复合寿命，大大提高了2D钙钛矿单晶的X射线探测性能。具体而言，由于Bi³⁺离子的引入在2D钙钛矿的导带底附近引入了中间能级，形成间接电子跃迁路径，从而降低了RL，并且延长的RL寿命，最终提高了X射线探测中的载流子收集效率。此外，掺Bi³⁺的2D单晶表现出比原始单晶（PEA₂PbBr₄）更高的离子迁移活化能和更短的层间距，从而实现了更低的电流漂移和更高的载流子迁移率-寿命（μτ）乘积。因此，该2D单晶探测器实现了高达5217.3 µC Gy^-1 cm^-2的探测灵敏度、低至2.5 nGy s^-1的探测限以及优异的响应稳定性。这些优异性能的组合使得探测器能够实现高分辨率X射线成像。该研究工作通过离子掺杂策略成功实现了2D钙钛矿单晶受X射线辐照发光效率的有效降低与层间载流子传输效率的协同优化，为开发低成本、高灵敏、高稳定性的X射线探测系统提供了新的材料设计思路与技术路径。此外，这项工作也为进一步提升2D单晶的X射线探测性能提供了新的设计思路和有效的调控策略。该工作近日发表于国际材料学知名期刊《Advanced Materials》上。

  以上工作得到了国家自然科学基金、中央高校科研基金，陕西师范大学优秀青年基金、材料科学与工程学院青年拔尖人才计划专项基金和111项目等的资助。论文第一作者为我院博士研究生贾彬霞，通讯作者为我院刘渝城研究员、刘生忠教授、西安邮电大学张云霞副教授，我校为第一署名单位。

撰稿：贾彬霞 刘渝城 审核：刘治科 董芬芬