北京工业大学严铮洸/马林团队 | 稀土 “点睛”：卤化物钙钛矿中缺陷的消解与载流子寿命的跃升

本研究针对高质量稀土掺杂卤化物钙钛矿单晶生长面临的晶格应变、二次成核等挑战，背景在于钙钛矿材料在辐射探测领域的应用前景。研究目的是通过稀土掺杂策略优化钙钛矿半导体性能，提升伽马射线探测器的能量分辨率。北京工业大学严铮洸和马林团队成功制备了Tb3+掺杂MA0.89FA0.11PbBr3钙钛矿单晶，通过成核控制和前驱体调控，生长出尺寸达16mm的高质量单晶。系统研究显示，Tb3+掺杂有效降低了缺陷密度（从1.04×10^10 cm⁻3降至1.86×10^9 cm⁻3），将载流子寿命从197ns延长至4422ns，迁移率提高近三倍，同时实现带隙从2.183eV窄化至2.138eV。基于最优掺杂晶体的探测器在241Am放射源下能量分辨率从15.7%显著提升至4.3%，优于多数文献报道的钙钛矿探测器。结论表明，稀土掺杂策略为开发高性能辐射探测材料提供了新思路，未来可拓展至其他稀土元素和钙钛矿体系。