金屬自由鈣鈦礦（MFP）X射線探測(cè)器因其生物相容性和易合成性備受關(guān)注，但高工作電壓的需求影響了其穩(wěn)定性和安全性。體光伏效應(yīng)（BPVE）因其自發(fā)電場(chǎng)特性，為無(wú)高電壓X射線探測(cè)提供了潛在解決方案，但其在MFP中的本構(gòu)關(guān)系尚不明確。
本文首次探討了BPVE與陽(yáng)離子對(duì)稱性的關(guān)系，并通過BPVE實(shí)現(xiàn)了MFP自供電X射線探測(cè)器。理論研究表明，陽(yáng)離子對(duì)稱性降低可單向扭曲鹵化物八面體，從而增加偶極矩和晶體極性以誘導(dǎo)BPVE。晶體極性產(chǎn)生的電場(chǎng)可驅(qū)動(dòng)平衡載流子鈍化缺陷并增強(qiáng)非平衡載流子性能?；诖耍O(shè)計(jì)出具有優(yōu)異BPVE的極性MFP（mPAZE-NH4Br3 H2O）。得益于非線性響應(yīng)，探測(cè)器在0 V下實(shí)現(xiàn)了等效靈敏度（≈1033 μC Gyair?1cm?2），并展示了成像性能和溫度穩(wěn)定性（-55–250 °C）。
文章亮點(diǎn)總結(jié)
1.陽(yáng)離子對(duì)稱性調(diào)控：通過降低A位有機(jī)胺陽(yáng)離子的對(duì)稱性（從D3h到Css），成功誘導(dǎo)MFP晶體極性，首次實(shí)現(xiàn)自供電X射線探測(cè)。
2.高性能自供電探測(cè)器：設(shè)計(jì)的極性MFP（Cs-MFP）在0 V下表現(xiàn)出超高等效靈敏度（≈1033 μC Gyair?1 cm?2）和快速響應(yīng)（5.2 ms/6.5 ms），且具備寬溫區(qū)穩(wěn)定性（-55–250 °C）。
3.非線性響應(yīng)機(jī)制：利用低輻射劑量下的非線性光電流-劑量關(guān)系，顯著提升探測(cè)器在低劑量率下的靈敏度，為醫(yī)療成像等低劑量應(yīng)用提供新思路。
G. Peng, Z. Li, Y. Xu, Y. Lei, H. Wang, Z. Jin, Evidence of Cation Symmetry Reduction Induced Bulk Photovoltaic Effect in Metal-Free Perovskite for Efficient Self-Powered X-Ray Detection. Adv. Mater. 2025, 2502335.
https://doi.org/10.1002/adma.202502335
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