孙啟皓,郝莹莹,张 鑫,肖 宝,介万奇,徐亚东

(西北工业大学材料学院，凝固技术国家重点实验室，辐射探测材料与器件工信部重点实验室，西安 710072)

0 引 言

金属卤化物钙钛矿APbX3(A=MA、FA、Cs，X=Cl、Br、I)因其优异的光电性能，被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器以及X/γ射线探测器等领域[1-6]。然而，由于钙钛矿APbX3中存在有毒元素铅和有机阳离子的稳定性问题[5,7-8]，极大限制了其进一步的商业化应用。因此，探索无铅且环境稳定性高的钙钛矿材料成为人们的研究热点。Bi3+具有与Pb2+相同的6s26p0电子结构和相似的离子半径，同时，Bi基卤化物钙钛矿比Pb基卤化物钙钛矿具有更低的毒性和更好的化学稳定性[9-12]。因此，越来越多的研究学者致力于探索Bi基钙钛矿材料的光电性能和器件性能，其中，全无机卤化物Cs3Bi2I9类钙钛矿各方面的性能尤为引人注目。自美国西北大学科学家Kanatzidis等在2018年首次发现Cs3Bi2I9具有较好的辐射探测性能以来，Cs3Bi2I9晶体在X射线辐射探测领域已经得到了广泛的研究，并引发了其后一系列Bi基钙钛矿材料的探索与研究[2,4,6,13-15]。

目前已经报道的合成与生长Cs3Bi2I9晶体的方法主要是低温溶液法。Lehner等[16]通过溶剂热反应法，将BiI3和CsI的两种原料溶解在无水乙醇中，在高压反应釜中加热至120 ℃后过滤分离得到红色的六角形Cs3Bi2I9晶体。McCall等[17]先使用Bi2O3与CsI溶液法反应得到Cs3Bi2I9多晶料，再使用熔体法生长得到了Cs3Bi2I9晶体，并对其晶体结构和光电性能进行了初步表征。紧接着，McCall等[6]发现了Cs3Bi2I9对241Am有较好的能谱响应，虽然能量分辨率很差，但是这验证了Cs3Bi2I9晶体对辐射探测的潜在可能性。……