【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學前沿交叉科學青島研究院劉董、陳耀合作團隊在新型空間X射線探測材料與器件研究方面取得新進展，成功合成了釹摻雜甲胺鉛溴鈣鈦礦(Nd-MAPbBr3)單晶，展現(xiàn)出良好的X射線耐輻照耐受性。相關成果以“Exploration of Nd-Doped MAPbBr3 Single Crystals for Potential Space X-Ray Detection”為題，在線發(fā)表于國際期刊ACS Applied Optical Materials。山東大學為本研究的第一作者及通訊作者單位，合作者包括中國科學院王浩、山東大學武中臣等。
 

　　高性能空間X射線探測器研發(fā)極具挑戰(zhàn)，器件需要同時滿足高抗輻照、長期穩(wěn)定和高靈敏度的嚴苛指標。傳統(tǒng)半導體X射線探測器面臨輻照誘導性能衰退、工作電壓高以及制備工藝復雜等局限，難以適應低成本、規(guī)模化的商業(yè)航天需求。近年來，MAPbBr3鈣鈦礦憑借優(yōu)異的光電性能、較高的X射線吸收能力以及低廉的制備成本，成為新型空間光電探測器件的候選材料。然而，鈣鈦礦在空間環(huán)境下的長期穩(wěn)定性是制約其應用的關鍵瓶頸。已有研究表明，稀土Nd3+獨特的電子構型和適配的離子半徑，能夠有效穩(wěn)定MAPbBr3晶格結構并抑制缺陷誘導性能衰減。但上述研究多集中在多晶薄膜器件，Nd3+摻雜MAPbBr3單晶的生長及其空間X射線探測器的輻照耐受性研究，仍屬空白。
 

　　為此，該團隊提出了通過稀土Nd3+摻雜提升MAPbBr3鈣鈦礦單晶穩(wěn)定性的新策略，通過改進結晶方法成功合成了Nd-MAPbBr3單晶?；谠搯尉е苽涞腘d-MAPbBr3空間X射線探測元件，在20 V cm-1低電場下表現(xiàn)出良好的線性響應，最高靈敏度達到162.64 μC Gy-1 cm-2，最低檢測限低至4 μGy s-1，綜合性能遠超商用探測器。為驗證其空間應用潛力，團隊模擬了400 km低地球軌道的X射線輻照環(huán)境，對未封裝器件開展累積輻照測試。結果表明，當X射線累積輻照劑量達到320 mGy時，Nd-MAPbBr3探測元件靈敏度實現(xiàn)小幅提升。上述結果說明，Nd-MAPbBr3在低成本、低功耗、高靈敏、耐輻照的空間X射線探測領域具有巨大應用潛力。
 

　　劉董、陳耀合作團隊在鈣鈦礦晶體生長、光電器件制作和空間模擬環(huán)境測試等領域開展學科交叉研究，研究成果先后發(fā)表于Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater. Interfaces等期刊上。相關研究工作得到了國家自然科學基金、山東省博士后創(chuàng)新基金等項目的資助。
 

　　引用：劉董、陳耀合作團隊在新型空間X射線探測材料與器件研究方面取得新進展 山東大學【引用時間：2026年6月23日】