高迁移率纯有机半导体单晶

低剂量X射线成像

通过维度调控将二维结构转化为三维结构，增强π-π堆叠，实现高空穴迁移率与稳定低剂量X射线探测。

Jiahao, Geng · Ma, Donghao · 徐猛 · Zhou, Long · Zixuan, Jia · 郑炜 · Xinkai, Peng · Li, Chen · Zhao, Dou · 介万奇 · 徐亚东

Nature Communications 2025

参数信息

空穴迁移率

19.91 cm² V⁻¹ s⁻¹

暗电流漂移

1.14 × 10⁻¹⁰ nA cm⁻¹ s⁻¹ V⁻¹

X射线检测限

4.22 nGy_air s⁻¹

成像分辨率

1.6 lp mm⁻¹

技术优势

迁移率大幅提高

通过将-CN取代为-COOCH₃，二维结构转变为三维结构，增强了分子间π-π堆叠，空穴迁移率达到19.91 cm² V⁻¹ s⁻¹。

暗电流漂移极低

在100 V mm⁻¹电场下，暗电流漂移仅为1.14×10⁻¹⁰ nA cm⁻¹ s⁻¹ V⁻¹，有助于长时间稳定工作。

无毒低剂量成像

材料不含Pb、Hg等有毒元素，在低剂量（58.76 μGy_air s⁻¹）下实现1.6 lp mm⁻¹分辨率成像，适合生物医学应用。

应用场景

• X射线探测器：用高迁移率纯有机晶体替代含铅探测器，避免毒性。
• 低剂量成像：在极低剂量下仍能清晰成像，减少辐射伤害。
• 有机光电材料：通过维度调控增强π-π堆叠，提升有机半导体载流子传输。
• 光电传感器：用作X射线光电传感器中的电荷传输层，提高灵敏度。