金属卤化物钙钛矿单晶结构维度调控及其直接型X射线探测性能研究进展

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2025.0108

摘要/Abstract

摘要： X射线探测在医疗诊断、安防安检、工业无损探伤和环境监测等重要领域具有广泛的应用。金属卤化物钙钛矿单晶因组分多样、X射线吸收强、载流子迁移率-寿命乘积高、可低温溶液生长等优势，有望用于低成本高性能X射线探测系统开发。本文在详细介绍金属卤化物钙钛矿单晶的结构维度调控及其对X射线探测性能影响的基础上，综述了钙钛矿单晶直接型X射线探测器的最新研究进展。通过对不同结构维度钙钛矿单晶的生长方法、半导体特性、X射线探测性能的详细梳理和分析，揭示了晶体结构维度与光电探测性能之间的内在联系。在此基础上，本文还探讨了当前钙钛矿单晶X射线探测面临的挑战及未来的研究方向，将为进一步设计生长大尺寸高质量钙钛矿单晶和实现稳定高灵敏X射线探测提供理论指导和实践依据。

关键词: 金属卤化物钙钛矿; 单晶; 结构维度调控; X射线探测

Abstract: X-ray detection has a wide application in critical fields such as medical diagnostics， security screening， industrial non-destructive testing， and environmental monitoring. Metal halide perovskite single crystals have emerged as promising candidates for developing low-cost， high-performance X-ray detection systems due to their compositional tunability， strong X-ray attenuation coefficients， high carrier mobility-lifetime product， and low-temperature solution-processable growth. This review focuses on the crystal structure dimensional regulation of metal halide perovskite single crystal and their effect on X-ray detection performance，and summarizing recent advances in perovskite single crystal-based direct X-ray detectors. Through a detailed analysis of crystal growth methods， semiconductor properties， and X-ray detection performance across perovskites with various dimensionalities， this review unveils the intrinsic relationship between crystal structural dimensionality and photoelectronic detection capabilities. Based on these discussions， challenges currently faced by perovskite single crystal X-ray detectors are critically examined. Future research directions are proposed to guide the design and growth of large-size high-quality perovskite single crystals and the realization of stable， high-sensitivity X-ray detection systems. This review provides both theoretical insights and practical guidelines for advancing perovskite-based X-ray detection technologies toward practical applications.

Key words: metal halide perovskite; single crystal; structure dimensional regulation; X-ray detection

中图分类号:

O641

代义之, 马琳, 张文杰, 雷文瑄, 肖雯, 张俊祺, 王文誉, 张晋兴, 刘渝城. 金属卤化物钙钛矿单晶结构维度调控及其直接型X射线探测性能研究进展[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(8): 1305-1329.

DAI Yizhi, MA Lin, ZHANG Wenjie, LEI Wenxuan, XIAO Wen, ZHANG Junqi, WANG Wenyu, ZHANG Jinxing, LIU Yucheng. Research Progress on Structure Dimensional Regulation of Metal Halide Perovskite Single Crystal and Their Direct-Type X-Ray Detection Performance[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2025, 54(8): 1305-1329.

图/表 14

图1 不同结构维度的金属卤化物钙钛矿的晶体结构示意图。（a）3D结构；（b）2D结构；（c）1D结构；（d）0D结构

Fig.1 Schematic illustration of crystal structure for the metal halides perovskite with different dimensions. （a） 3D structure；（b） 2D structure；（c） 1D structure；（d） 0D structure

图2 溶液法单晶生长基本原理。（a）溶液过饱和时均相成核和异相成核的示意图；（b）均相成核的自由能与颗粒半径的关系

Fig.2 Basic principles of single crystal growth by solution method. （a） Schematic diagram of homogeneous and heterogeneous nucleation during supersaturation of a solution；（b） relationship between the free energy for homogeneous nucleation and particle radius

图3 钙钛矿单晶生长基本原理和方法。（a）~（c）维持溶液过饱和的原理和方法；（d）氢卤酸水溶液缓慢降温结晶生长法；（e）有机溶液升温反应结晶生长法；（f）反溶剂扩散辅助结晶生长法；（g）溶剂缓慢蒸发生长法

Fig.3 Basic principles and methods of growth for perovskite single crystal. （a）~（c） The principles and methods for maintaining solution at supersaturation state；（d） slow cooling crystallization growth method in hydrohalic acid aqueous solution；（e） temperature increasing reaction crystallization growth method in organic solution；（f） reverse solvent diffusion assisted crystallization growth method；（g） solvent slow evaporation growth method

图4 3D结构钙钛矿单晶生长。（a）3D钙钛矿的晶体结构；（b）水溶液缓慢降温结晶生长MAPbI3单晶［32］；（c）~（d）顶部籽晶水溶液缓慢降温结晶法生长MAPbI3单晶［33］；（e）反溶剂扩散辅助结晶法生长钙钛矿MAPbI3和MAPbBr3单晶［34］；（f）升温反应结晶生长法生长钙钛矿MAPbI3和MAPbBr3单晶［36，39］

Fig.4 Single crystal growth of 3D structured perovskite. （a） Crystal structure of 3D perovskite；（b） MAPbI3 single crystal grown by slow cooling crystallization in aqueous solution［32］；（c）~（d） MAPbI3 single crystal grown by slow cooling crystallization of top seed crystal aqueous solution growing method［33］；（e） MAPbI3 and MAPbBr3 single crystal grown by reverse solvent diffusion assisted crystallization growing method［34］；（f） MAPbI3 and MAPbBr3 single crystal grown by temperature increasing reaction crystallization growing method［36，39］

图5 无机3D钙钛矿CsPbBr3单晶生长。（a）高温布里奇曼生长法生长无机钙钛矿CsPbBr3单晶和CsPbCl3单晶［40-42］；（b）气氛导模法生长高质量无机钙钛矿CsPbBr3单晶［43］；（c）溶液法生长无机钙钛矿CsPbBr3单晶［44-49］

Fig.5 Single crystal growth of inorganic 3D perovskite CsPbBr3. （a） Growth of inorganic perovskite CsPbBr3 single crystal and CsPbCl3 single crystal by high-temperature Bridgman growth method；（b） growth of high-quality inorganic perovskite CsPbBr3 single crystal by atmosphere-controlled edge-defined film-fed growth （EFG） method［43］；（c） growth of inorganic perovskite CsPbBr3 single crystal by solution method［44-49］

图6 2D结构钙钛矿单晶生长。（a）二维（PEA）2PbI4晶体结构［51］；（b）反溶剂挥发辅助结晶和反溶剂蒸气辅助覆盖结晶过程示意图，以及这些方法生长的（PEA）2PbI4单晶的光学照片［52］；（c）外延诱导结晶生长2D结构（PEA）2PbI4单晶薄膜的示意图［54］；（d）不同温度下的结晶过程示意图和生长的FPEA2PbI4单晶的照片［56］；（e）（BA）2（MA） n-1Pb n I3n+1单晶的照片［60］

Fig.6 Single crystal growth of 2D structured perovskite. （a） Crystal structure of 2D （PEA）2PbI4［51］；（b） schematic diagram of the anti-solvent vapor-assisted crystallization and anti-solvent vapor-assisted capping crystallization process， and the optical images of PEA2PbI4 crystals obtained by these methods［52］；（c） schematic diagram of the induced peripheral crystallization procedure to grow 2D （PEA）2PbI4 single-crystalline membrane［54］；（d） schematic diagram of the crystallization process at different temperatures and the images of FPEA2PbI4 crystals［56］；（e） photographs of （BA）2（MA） n-1Pb n I3n+1 single crystals［60］

图7 1D结构钙钛矿单晶生长。（a）（BAH）BiI4沿a轴方向的晶体堆积图，（BAH）BiI4单晶顶面的XRD和（BAH）BiI4在水中浸泡60 d后的粉末XRD［63］；（b）CsCu2I3单晶的照片、SEM-EDS图、实验测试和计算的XRD［64］；（c）（TMHD）SbBr5单晶的生长过程和照片［65］；（d）CsAg x Cu2-x I3（0≤x≤2）单晶的生长过程示意图［22］

Fig.7 Single crystal growth of 1D structured perovskite. （a） Crystallographic packing diagrams of （BAH）BiI4 viewed along the a-axis， power XRD pattern of the top facet of （BAH）BiI4 single crystal and the powder XRD pattern of （BAH）BiI4 water-soaking for 60 d［63］；（b） photograph， SEM-EDS mapping， measured and simulated XRD patterns of CsCu2I3 single crystals［64］；（c） procedure for crystal growth and the photograph of （TMHD）SbBr5 single crystal［65］；（d） schematic procedures diagrams for the grow of CsAg x Cu2-x I3 （0≤x≤2） single crystals［22］

图8 0D结构钙钛矿单晶生长。（a）0D钙钛矿A3M2I9的晶体结构［67］；（b）钙钛矿A3M2I9单晶照片［68］；（c）Cs3Bi2I9单晶和晶圆的照片［69］；（d）溶剂挥发结晶法生长Cs3Bi2I9单晶［70］；（e）成核控制法生长Cs3Bi2I9单晶［73］；（f）垂直布里奇曼生长Cs3Bi2Br9单晶的照片［78］；（g）连续供给预结晶溶液生长329型钙钛矿单晶［80］

Fig.8 Single crystal growth of 0D structured perovskite. （a） Crystal structure of 0D perovskite A3M2I9［67］；（b） photographs of the perovskite A3M2I9 single crystals［68］；（c） Cs3Bi2I9 single crystal and wafers［69］；（d） solvent evaporation crystallization method to grow Cs3Bi2I9 single crystals［70］；（e） nucleation-controlled method to grow Cs3Bi2I9 single crystals［73］；（f） vertical Bridgman growth method and photographs of Cs3Bi2Br9 single crystals［78］；（g） continuously supplying of pre-crystallized solution to grow 329-type single crystals［80］

图9 不同X射线探测器的结构。（a）光电导型X射线探测器；（b）光电二极管型X射线探测器；（c）光电晶体管型X射线探测器

Fig.9 Device structure of different X-ray detectors. （a） Photoconductor X-ray detector；（b） photodiode X-ray detector；（c） phototransistor X-ray detector

图10 3D钙钛矿单晶X射线探测器。（a）钙钛矿FA0.85MA0.1Cs0.05PbI2.55Br0.45单晶照片，探测器结构及X射线探测性能［12］；（b）MSM和p-i-n 结构的MAPbI3单晶器件的示意图，暗电流随电场的变化曲线以及电流密度随辐照剂量率的变化曲线［87］；（c）具有不同异质界面的金属卤化物钙钛矿单晶及其X射线探测性能示意图［24］；（d）临界温度场加热策略及加热前后700 μm厚MAPbI3单晶的铁弹性畴壁分布示意图，无畴壁MAPbI3单晶探测器的μτ乘积和灵敏度［88］；（e）黄相FAPbI3单晶棒、探测器结构及X射线探测灵敏度和成像照片［89］

Fig.10 3D perovskite single crystal X-ray detectors. （a） Photograph of a perovskite FA0.85MA0.1Cs0.05PbI2.55Br0.45 single crystal， detector structure and X-ray detection performance［12］；（b） schematic illustration of MSM and p-i-n MAPbI3 single crystal devices， the curves of dark current with respect to electric field and the current density as a function of incident dose rate of the devices［87］；（c） schematic illustration of the metal halide perovskite single crystals with different heterointerfaces and their X-ray detection performance［24］；（d） schematic illustration of the critical temperature field heating strategy and the ferroelastic domain wall distribution before and after the critical temperature field heating with 700 μm thick MAPbI3 single crystal， μτ product and sensitivity of detectors based on MAPbI3 single crystals without domain walls［88］；（e） photographs of the yellow-phase FAPbI3 single crystal rods， the detector structure， X-ray detection sensitivity and imaging［89］

图11 2D钙钛矿单晶X射线探测器。（a）（FPEA）2PbI4单晶X射线探测器的器件结构及相应的X射线探测性能［57］；（b）2D和3D/2D/3D单晶X射线探测器的器件结构和工作机理示意图，2D和3D/2D/3D单晶探测器的探测灵敏度，以及3D/2D/3D单晶探测器测量的X射线图像［27］；（c）CsPb2Br5单晶的照片、结构及其X射线探测性能［93］；（d）Ge0.5Pb0.5X6八面体的晶体结构，（PEA）2Ge0.5Pb0.5I4单晶的照片，对应探测器的X射线探测灵敏度和X射线成像［61］

Fig.11 2D perovskite single crystal X-ray detectors. （a） The device structure of （FPEA）2PbI4 single crystal X-ray detector and corresponding X-ray detection performance［57］；（b） schematic diagram of device structure and working mechanism of 2D and 3D/2D/3D single crystal X-ray detectors， detection sensitivity of 2D and 3D/2D/3D single crystal detectors， and X-ray image measured by the 3D/2D/3D single crystal detector［27］；（c） photograph and structure of CsPb2Br5 single crystals， and their X-ray detection performance［93］；（d） crystal structure of Ge0.5Pb0.5X6 octahedra， photograph of （PEA）2Ge0.5Pb0.5I4 single crystal， corresponding X-ray detection sensitivity and X-ray imaging［61］

图12 1D钙钛矿单晶X射线探测器。（a）（BAH）BiI4单晶器件的光电导率、X射线响应和灵敏度统计［63］；（b）CsCu2I3单晶器件的结构、光电导率和灵敏度［64］；（c）（TMHD）SbBr5单晶器件的结构、光电导率和灵敏度［65］；（d）（ATZ）（EA）4Pb3I11单晶器件的结构、X射线响应电流密度和暗电流［66］

Fig.12 1D perovskite single crystal X-ray detectors. （a） Photoconductivity， X-ray response and sensitivity statistics of （BAH）BiI4 single crystal device［63］；（b） structure， photoconductivity and sensitivity of CsCu2I3 single crystal device［64］；（c） structure， photoconductivity and sensitivity of （TMHD）SbBr5 single crystal device［65］；（d） structure， X-ray response current density and dark current of （ATZ）（EA）4Pb3I11 single crystal device［66］

图13 0D钙钛矿单晶X射线探测器。（a） MA3Bi2I9单晶照片，探测器的结构和灵敏度［72］；（b）MA3Bi2I9单晶照片，探测器的灵敏度和探测限［74］；（c）AG3Bi2I9晶体结构，探测器的X射线响应电流和灵敏度［81］；（d）Cs3Bi2I8Br和Cs3Bi2I3Br6单晶照片，Cs3Bi2I8Br单晶探测器的灵敏度和探测限［96］；（e）MA3Bi2I6Br3单晶线性阵列探测器测得的X射线图像［80］

Fig.13 0D perovskite single crystal X-ray detectors. （a） Photographs of MA3Bi2I9 single crystals， structure and sensitivity of the detector［72］；（b） photographs of MA3Bi2I9 single crystal， sensitivity and detection limit of the detector［74］；（c） structure of AG3Bi2I9， X-ray response current and sensitivity of the detector［81］；（d） photographs of Cs3Bi2I8Br and Cs3Bi2I3Br6 single crystal， sensitivity and detection limit of Cs3Bi2I8Br detector［96］；（e） images measured by the MA3Bi2I6Br3 single crystal linear array detector［80］

表1 3D、2D、1D、0D结构钙钛矿单晶X射线探测器的性能参数比较

Table 1 Performance parameters comparison of 3D， 2D， 1D， 0D structure perovskite single crystal X-ray detector

维度	钙钛矿类型	迁移率-寿命积/（cm²·V^-1）	电阻率/（Ω·cm）	灵敏度/（μC·Gy^-1·cm^-2）	探测限/（nGy·s^-1）	参考文献
3D	MAPbI₃	5.30×10^-3	2.82×10⁷	2.31×10⁴	19 100	［85］
	DMAMAPbI₃	7.20×10^-3	3.04×10⁸	1.18×10⁴	16.9	［85］
	GAMAPbI₃	1.30×10^-2	2.05×10⁸	3.67×10³	16.9	［85］
	FAPbI₃			1.5×10⁵	267	［12］
	MAPbI₃	1.46×10^-3		5.2×10⁶	1.5	［86］
	Cs_0.1FA_0.85GA_0.05PbI_2.7Br_0.3	1.09×10^-2		2.5×10⁶	7.09	［87］
	MAPbBr₃/MAPbI₃	4.88×10^-2	2.22×10⁸	3.98×10⁵	12.2	［24］
	MAPbBr₃	7.01×10^-4	4.53×10⁶	2.90×10³		［24］
	MAPbI₃	1.06×10^-3	1.62×10⁷	3.05×10⁴		［24］
	CsPbBr₃	8.11×10^-4		46 180	10.81	［43］
	FAPbI₃	7.82×10^-2	2.31×10¹¹	2.16×10⁵	2	［89］
2D	（F-PEA）₂PbI₄	5.10×10^-4	1.36×10¹²	3 402	23	［57］
	（DGA）PbI₄	4.12×10^-3		4 869	95.4	［58］
	CsPb₂Br₅	2.53×10^-2	5.51×10¹⁰	8 865.6	12.7	［93］
	（PEA）₂Ge_0.5Pb_0.5I₄	3.64×10^-3	8.56×10⁹	13 488	8.23	［61］
	（PEA）₂PbI₄	3.31×10^-3	7.31×10¹⁰	840	12.9	［61］
	（PEA）₂GeI₄	2.23×10^-4	6.41×10⁹	1 527	18.9	［61］
1D	（BAH）BiI₄	1.95×10^-4	4.20×10¹¹	1 181.8	77	［63］
	DABCO-N₂H₅-Br₃		2.74×10¹⁰	1 143±10	2 680	［94］
	DABCO-N₂H₅-I₃		1.26×10¹⁰	1 187±9	2 880	［94］
	CsCu₂I₃	1.847×10^-2		424	0.93	［64］
	（TMHD）SbBr₅	8.33×10^-3		62.8		［65］
	（ATZ）（EA）₄Pb₃I₁₁	2.22×10^-4	1.94×10¹¹	1 356		［66］
0D	MA₃Bi₂I₉	2.87×10^-3	3.74×10¹⁰	1 947	83	［72］
	Cs₃Bi₂I₉	7.97×10^-4	2.79×10¹⁰	1 652.3	130	［73］
	MA₃Bi₂I₉	1.20×10^-3	5.27×10¹¹	10 620	0.62	［74］
	AG₃Bi₂I₉	7.94×10^-3	3.78×10¹⁰	5 791	2.6	［81］
	Cs₃Bi₂I₈Br		1.99×10¹⁰	1.33×10⁴	28.6	［96］

参考文献 96

[1]	OU X Y， GAO F. Blossoms in perovskite planar X-ray detectors［J］. Nature Communications， 2024， 15（1）： 5754. DOI PMID
[2]	WU Y， FENG J S， YANG Z， et al. Halide perovskite： a promising candidate for next-generation X-ray detectors［J］. Advanced Science， 2022， 10（1）： e2205536.
[3]	ZHOU Y， WANG X J， HE T Y， et al. Large-area perovskite-related copper halide film for high-resolution flexible X-ray imaging scintillation screens［J］. ACS Energy Letters， 2022， 7（2）： 844-846.
[4]	WU H D， GE Y S， NIU G D， et al. Metal halide perovskites for X-ray detection and imaging［J］. Matter， 2021， 4（1）： 144-163.
[5]	ZHANG Y， LIU Y， LIU S. Composition engineering of perovskite single crystals for high-performance optoelectronics［J］. Advanced Functional Materials， 2022， 33（9）： 2210335.
[6]	HE X Y， DENG Y， OUYANG D C， et al. Recent development of halide perovskite materials and devices for ionizing radiation detection［J］. Chemical Reviews， 2023.
[7]	PANG J C， WU H D， LI H， et al. Reconfigurable perovskite X-ray detector for intelligent imaging［J］. Nature Communications， 2024， 15（1）： 1769. DOI PMID
[8]	PAN Z W， WU L， JIANG J Z， et al. Searching for high-quality halide perovskite single crystals toward X-ray detection［J］. The Journal of Physical Chemistry Letters， 2022， 13（13）： 2851-2861.
[9]	WU J M， WANG L X， FENG A B， et al. Self-powered FA_0.55MA_0.45PbI₃ single-crystal perovskite X-ray detectors with high sensitivity［J］. Advanced Functional Materials， 2022， 32（9）： 2109149.
[10]	ZHANG P， HUA Y Q， XU Y D， et al. Ultrasensitive and robust 120 keV hard X-ray imaging detector based on mixed-halide perovskite CsPbBr_3- _n I _n single crystals［J］. Advanced Materials， 2022， 34（12）： 2106562.
[11]	LIU N M， CHU D P， XIN X Q， et al. Unveiling the role of cesium in halide perovskite single crystal for stable and ultrasensitive X-ray detection［J］. Advanced Functional Materials， 2025： 2504203.
[12]	LIU Y C， ZHANG Y X， ZHU X J， et al. Triple-cation and mixed-halide perovskite single crystal for high-performance X-ray imaging［J］. Advanced Materials， 2021， 33（8）： e2006010.
[13]	CHU D P， JIA B X， LIU N M， et al. Lattice engineering for stabilized black FAPbI₃ perovskite single crystals for high-resolution X-ray imaging at the lowest dose［J］. Science Advances， 2023， 9（35）： 2255.
[14]	LI L Q， TAO L T， WANG L X， et al. Monolithic integration of perovskite heterojunction on TFT backplanes through vapor deposition for sensitive and stable X-ray imaging［J］. Science Advances， 2024， 10（17）： 8659.
[15]	JIN P， TANG Y J， LI D W， et al. Realizing nearly-zero dark current and ultrahigh signal-to-noise ratio perovskite X-ray detector and image array by dark-current-shunting strategy［J］. Nature Communications， 2023， 14（1）： 626. DOI PMID
[16]	HAN M Y， XIAO Y R， ZHOU C， et al. Suppression of ionic and electronic conductivity by multilayer heterojunctions passivation toward sensitive and stable perovskite X-ray detectors［J］. Advanced Functional Materials， 2023， 33（35）： 2303376.
[17]	LIU D， ZHENG Y C， SUI X Y， et al. Universal growth of perovskite thin monocrystals from high solute flux for sensitive self-driven X-ray detection［J］. Nature Communications， 2024， 15（1）： 2390. DOI PMID
[18]	WANG W Z， MENG H， QI H Z， et al. Electronic-grade high-quality perovskite single crystals by a steady self-supply solution growth for high-performance X-ray detectors［J］. Advanced Materials， 2020， 32（33）： e2001540.
[19]	WHITE L R W， KOSASIH F， SHERBURNE M， et al. Perovskite multiple quantum well superlattices： potentials and challenges［J］. ACS Energy Letters， 2024， 9（3）： 835-842.
[20]	KAMAT P V， BISQUERT J， BURIAK J. Lead-free perovskite solar cells［J］. ACS Energy Letters， 2017， 2（4）： 904-905.
[21]	XIE A Z， MADDALENA F， WITKOWSKI M E， et al. Library of two-dimensional hybrid lead halide perovskite scintillator crystals［J］. Chemistry of Materials， 2020， 32（19）： 8530-8539.
[22]	CAO F， LIU Y， HONG E L， et al. Ultra-long 1D double perovskite CsAg_0.4Cu_1.6I₃ single crystal for UV imaging memory［J］. Advanced Functional Materials， 2025： 2505569.
[23]	ECKHARDT K， BON V， GETZSCHMANN J， et al. Crystallographic insights into （CH₃NH₃）₃（Bi₂I₉）： a new lead-free hybrid organic-inorganic material as a potential absorber for photovoltaics［J］. Chemical Communications， 2016， 52（14）： 3058-3060.
[24]	ZHANG X J， CHU D P， JIA B X， et al. Heterointerface design of perovskite single crystals for high-performance X-ray imaging［J］. Advanced Materials， 2024， 36（3）： e2305513.
[25]	ZHANG X Y， JI C M， LIU X T， et al. Solution-grown large-sized single-crystalline 2D/3D perovskite heterostructure for self-powered photodetection［J］. Advanced Optical Materials， 2020， 8（19）： 2000311.
[26]	HE Y H， PAN W T， GUO C J， et al. 3D/2D perovskite single crystals heterojunction for suppressed ions migration in hard X-ray detection［J］. Advanced Functional Materials， 2021， 31（49）： 2104880.
[27]	ZHAO Z Q， HAO J L， JIA B X， et al. Epitaxial welding of 3D and 2D perovskite single crystals for direct-indirect energy-conversion X-ray detection and imaging［J］. ACS Energy Letters， 2024， 9（6）： 2758-2766.
[28]	DUNLAP-SHOHL W A， ZHOU Y Y， PADTURE N P， et al. Synthetic approaches for halide perovskite thin films［J］. Chemical Reviews， 2019， 119（5）： 3193-3295. DOI
[29]	JUNG M， JI S G， KIM G， et al. Perovskite precursor solution chemistry： from fundamentals to photovoltaic applications［J］. Chemical Society Reviews， 2019， 48（7）： 2011-2038.
[30]	LIU Y C， ZHANG Y X， YANG Z， et al. Low-temperature-gradient crystallization for multi-inch high-quality perovskite single crystals for record performance photodetectors［J］. Materials Today， 2019， 22： 67-75.
[31]	LIU Y C， YANG Z， LIU S F. Recent progress in single-crystalline perovskite research including crystal preparation， property evaluation， and applications［J］. Advanced Science， 2017， 5（1）： 1700471.
[32]	DANG Y Y， LIU Y， SUN Y X， et al. Bulk crystal growth of hybrid perovskite material CH₃NH₃PbI₃［J］. CrystEngComm， 2015， 17（3）： 665-670.
[33]	DONG Q F， FANG Y J， SHAO Y C， et al. Electron-hole diffusion lengths >175 μm in solution-grown CH₃NH₃PbI₃ single crystals［J］. Science， 2015， 347（6225）： 967-970.
[34]	SHI D， ADINOLFI V， COMIN R， et al. Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals［J］. Science， 2015， 347（6221）： 519-522.
[35]	LIU Y C， ZHANG Y X， ZHAO K， et al. A 1 300 mm ultrahigh-performance digital imaging assembly using high-quality perovskite single crystals［J］. Advanced Materials， 2018： e1707314.
[36]	LIU Y C， REN X D， ZHANG J， et al. 120 mm single-crystalline perovskite and wafers： towards viable applications［J］. Science China Chemistry， 2017， 60（10）： 1367-1376.
[37]	LIU Y C， SUN J K， YANG Z， et al. 20-mm-large single-crystalline formamidinium-perovskite wafer for mass production of integrated photodetectors［J］. Advanced Optical Materials， 2016， 4（11）： 1829-1837.
[38]	LIU Y C， ZHANG Y X， YANG Z， et al. Thinness- and shape-controlled growth for ultrathin single-crystalline perovskite wafers for mass production of superior photoelectronic devices［J］. Advanced Materials， 2016， 28（41）： 9204-9209.
[39]	LIU Y C， YANG Z， CUI D， et al. Two-inch-sized perovskite CH₃NH₃PbX₃ （X = Cl， Br， I） crystals： growth and characterization［J］. Advanced Materials， 2015， 27（35）： 5176-5183.
[40]	SONG J Z， CUI Q Z， LI J H， et al. Ultralarge all-inorganic perovskite bulk single crystal for high-performance visible-infrared dual-modal photodetectors［J］. Advanced Optical Materials， 2017， 5（12）： 1700157.
[41]	STOUMPOS C C， MALLIAKAS C D， PETERS J A， et al. Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr₃： a new material for high-energy radiation detection［J］. Crystal Growth & Design， 2013， 13（7）： 2722-2727.
[42]	HE Y H， STOUMPOS C C， HADAR I， et al. Demonstration of energy-resolved γ-ray detection at room temperature by the CsPbCl₃ perovskite semiconductor［J］. Journal of the American Chemical Society， 2021， 143（4）： 2068-2077.
[43]	HUA Y Q， ZHANG G D， SUN X， et al. Suppressed ion migration for high-performance X-ray detectors based on atmosphere-controlled EFG-grown perovskite CsPbBr₃ single crystals［J］. Nature Photonics， 2024， 18（8）： 870-877.
[44]	PAN L， LIU Z F， WELTON C， et al. Ultrahigh-flux X-ray detection by a solution-grown perovskite CsPbBr₃ single-crystal semiconductor detector［J］. Advanced Materials， 2023， 35（25）： e2211840.
[45]	FENG Y X， PAN L， WEI H T， et al. Low defects density CsPbBr₃ single crystals grown by an additive assisted method for gamma-ray detection［J］. Journal of Materials Chemistry C， 2020， 8（33）： 11360-11368.
[46]	ZHANG H J， WANG F B， LU Y F， et al. High-sensitivity X-ray detectors based on solution-grown caesium lead bromide single crystals［J］. Journal of Materials Chemistry C， 2020， 8（4）： 1248-1256.
[47]	SHI R X， PI J C， CHU D P， et al. Promoting band splitting through symmetry breaking in inorganic halide perovskite single crystals for high-sensitivity X-ray detection［J］. ACS Energy Letters， 2023， 8（11）： 4836-4847.
[48]	XUE Z X， WEI Y R， LI H， et al. Additive-enhanced crystallization of inorganic perovskite single crystals for high-sensitivity X-ray detection［J］. Small， 2023， 19（18）： e2207588.
[49]	PENG J L， XIA C Q， XU Y L， et al. Crystallization of CsPbBr₃ single crystals in water for X-ray detection［J］. Nature Communications， 2021， 12（1）： 1531.
[50]	LI X T， HOFFMAN J M， KANATZIDIS M G. The 2D halide perovskite rulebook： how the spacer influences everything from the structure to optoelectronic device efficiency［J］. Chemical Reviews， 2021， 121（4）： 2230-2291.
[51]	MA D W， FU Y P， DANG L N， et al. Single-crystal microplates of two-dimensional organic-inorganic lead halide layered perovskites for optoelectronics［J］. Nano Research， 2017， 10（6）： 2117-2129.
[52]	LÉDÉE F， TRIPPÉ-ALLARD G， DIAB H， et al. Fast growth of monocrystalline thin films of 2D layered hybrid perovskite［J］. CrystEngComm， 2017， 19（19）： 2598-2602.
[53]	LIU W W， XING J， ZHAO J X， et al. Giant two-photon absorption and its saturation in 2D organic-inorganic perovskite［J］. Advanced Optical Materials， 2017， 5（7）： 1601045.
[54]	LIU Y C， ZHANG Y X， YANG Z， et al. Multi-inch single-crystalline perovskite membrane for high-detectivity flexible photosensors［J］. Nature Communications， 2018， 9（1）： 5302. DOI PMID
[55]	ZHANG Y X， LIU Y C， XU Z， et al. Two-dimensional （PEA）₂PbBr₄ perovskite single crystals for a high performance UV-detector［J］. Journal of Materials Chemistry C， 2019， 7（6）： 1584-1591.
[56]	LI M， HAN S， TENG B， et al. Minute-scale rapid crystallization of a highly dichroic 2D hybrid perovskite crystal toward efficient polarization-sensitive photodetector［J］. Advanced Optical Materials， 2020， 8（9）： 2000149.
[57]	LI H Y， SONG J M， PAN W T， et al. Sensitive and stable 2D perovskite single-crystal X-ray detectors enabled by a supramolecular anchor［J］. Advanced Materials， 2020， 32（40）： 2003790.
[58]	ZHANG B B， ZHENG T， YOU J X， et al. Electron-phonon coupling suppression by enhanced lattice rigidity in 2D perovskite single crystals for high-performance X-ray detection［J］. Advanced Materials， 2023， 35（7）： 2208875.
[59]	LI J Z， WANG J， MA J Q， et al. Self-trapped state enabled filterless narrowband photodetections in 2D layered perovskite single crystals［J］. Nature Communications， 2019， 10（1）： 806. DOI PMID
[60]	LENG K， ABDELWAHAB I， VERZHBITSKIY I， et al. Molecularly thin two-dimensional hybrid perovskites with tunable optoelectronic properties due to reversible surface relaxation［J］. Nature Materials， 2018， 17（10）： 908-914. DOI PMID
[61]	LIANG Y Q， ZHAO Z Q， HAO J L， et al. Interlamellar-spacing engineering of stable and toxicity-reduced 2D perovskite single crystal for high-resolution X-ray imaging［J］. Nano Letters， 2024， 24（27）： 8436-8444.
[62]	ZHANG X Y， ZHU T T， JI C M， et al. In situ epitaxial growth of centimeter-sized lead-free （BA）₂CsAgBiBr₇/Cs₂AgBiBr₆ heterocrystals for self-driven X-ray detection［J］. Journal of the American Chemical Society， 2021， 143（49）： 20802-20810.
[63]	MA C， LI H， CHEN M， et al. Water-resistant lead-free perovskitoid single crystal for efficient X-ray detection［J］. Advanced Functional Materials， 2022， 32（30）： 2202160.
[64]	WANG B Q， YANG X， LI R， et al. One-dimensional CsCu₂I₃ single-crystal X-ray detectors［J］. ACS Energy Letters， 2023， 8（10）： 4406-4413.
[65]	ZHENG G Y， WU H D， HE S， et al. High-performing direct X-ray detection made of one-dimensional perovskite-like （TMHD）SbBr₅ single crystal with anisotropic response［J］. Small， 2025， 21（5）： 2408720.
[66]	TANG X N， FAN Q S， LIU G N， et al. Exceptional one-dimensional hybrid lead halide for high-performance X-ray detection through hydrogen bond enhanced charge transport［J］. Chinese Chemical Letters， 2025： 111036.
[67]	ABULIKEMU M， OULD-CHIKH S， MIAO X H， et al. Optoelectronic and photovoltaic properties of the air-stable organohalide semiconductor （CH₃NH₃）₃Bi₂I₉［J］. Journal of Materials Chemistry A， 2016， 4（32）： 12504-12515.
[68]	MCCALL K M， STOUMPOS C C， KOSTINA S S， et al. Strong electron-phonon coupling and self-trapped excitons in the defect halide perovskites A₃M₂I₉ （A=Cs， Rb； M=Bi， Sb）［J］. Chemistry of Materials， 2017， 29（9）： 4129-4145.
[69]	SUN Q H， XU Y D， ZHANG H J， et al. Optical and electronic anisotropies in perovskitoid crystals of Cs₃Bi₂I₉ studies of nuclear radiation detection［J］. Journal of Materials Chemistry A， 2018， 6（46）： 23388-23395.
[70]	ZHANG H J， XU Y D， SUN Q H， et al. Lead free halide perovskite Cs₃Bi₂I₉ bulk crystals grown by a low temperature solution method［J］. CrystEngComm， 2018， 20（34）： 4935-4941.
[71]	HAQUE M A， GANDI A N， MOHANRAMAN R， et al. A 0D lead-free hybrid crystal with ultralow thermal conductivity［J］. Advanced Functional Materials， 2019， 29（13）： 1809166.
[72]	LIU Y C， XU Z， YANG Z， et al. Inch-size 0D-structured lead-free perovskite single crystals for highly sensitive stable X-ray imaging［J］. Matter， 2020， 3（1）： 180-196.
[73]	ZHANG Y X， LIU Y C， XU Z， et al. Nucleation-controlled growth of superior lead-free perovskite Cs₃Bi₂I₉ single-crystals for high-performance X-ray detection［J］. Nature Communications， 2020， 11（1）： 2304.
[74]	ZHENG X J， ZHAO W， WANG P， et al. Ultrasensitive and stable X-ray detection using zero-dimensional lead-free perovskites［J］. Journal of Energy Chemistry， 2020， 49： 299-306. DOI
[75]	LI W， XIN D Y， TIE S J， et al. Zero-dimensional lead-free FA₃Bi₂I₉ single crystals for high-performance X-ray detection［J］. The Journal of Physical Chemistry Letters， 2021， 12（7）： 1778-1785.
[76]	LI W G， WANG X D， LIAO J F， et al. Enhanced on-off ratio photodetectors based on lead-free Cs₃Bi₂I₉ single crystal thin films［J］. Advanced Functional Materials， 2020， 30（12）： 1909701.
[77]	LI Z Q， LIU X Y， ZUO C L， et al. Supersaturation-controlled growth of monolithically integrated lead-free halide perovskite single-crystalline thin film for high-sensitivity photodetectors［J］. Advanced Materials， 2021， 33（41）： e2103010.
[78]	LI X， DU X Y， ZHANG P， et al. Lead-free halide perovskite Cs₃Bi₂Br₉ single crystals for high-performance X-ray detection［J］. Science China Materials， 2021， 64（6）： 1427-1436.
[79]	LI X， ZHANG P， HUA Y Q， et al. Ultralow detection limit and robust hard X-ray imaging detector based on inch-sized lead-free perovskite Cs₃Bi₂Br₉ single crystals［J］. ACS Applied Materials & Interfaces， 2022， 14（7）： 9340-9351.
[80]	ZHANG Y X， HAO J L， ZHAO Z Q， et al. Lead-free perovskite single crystal linear array detector for high-resolution X-ray imaging［J］. Advanced Materials， 2024， 36（24）： e2310831.
[81]	CHEN M， DONG X F， CHU D P， et al. Interlayer-spacing engineering of lead-free perovskite single crystal for high-performance X-ray imaging［J］. Advanced Materials， 2023， 35（18）： e2211977.
[82]	WEI H T， FANG Y J， MULLIGAN P， et al. Sensitive X-ray detectors made of methylammonium lead tribromide perovskite single crystals［J］. Nature Photonics， 2016， 10（5）： 333-339.
[83]	PAN W C， WU H D， LUO J J， et al. Cs₂AgBiBr₆ single-crystal X-ray detectors with a low detection limit［J］. Nature Photonics， 2017， 11（11）： 726-732.
[84]	YE F， LIN H， WU H D， et al. High-quality cuboid CH₃NH₃PbI₃ single crystals for high performance X-ray and photon detectors［J］. Advanced Functional Materials， 2019， 29（6）： 1806984.
[85]	HUANG Y M， QIAO L， JIANG Y Z， et al. A-site cation engineering for highly efficient MAPbI₃ single-crystal X-ray detector［J］. Angewandte Chemie （International Edition）， 2019， 58（49）： 17834-17842.
[86]	SONG Y L， LI L Q， HAO M W， et al. Elimination of interfacial-electrochemical-reaction-induced polarization in perovskite single crystals for ultrasensitive and stable X-ray detector arrays［J］. Advanced Materials， 2021， 33（52）： 2103078.
[87]	JIANG J Z， XIONG M， FAN K， et al. Synergistic strain engineering of perovskite single crystals for highly stable and sensitive X-ray detectors with low-bias imaging and monitoring［J］. Nature Photonics， 2022， 16（8）： 575-581.
[88]	YANG X Y， SONG Y L， WANG L X， et al. In-line tempering eliminates the domain boundary in perovskite single crystals for high-energy resolution ionizing radiation detectors［J］. Science Advances， 2024， 10（51）： 6866.
[89]	CHU D P， LIU N M， XIE S H， et al. Stable and ultrasensitive X-ray detectors based on oriented single-crystal perovskite rods［J］. Advanced Materials， 2025， 37（27）： e2500101.
[90]	JIA B X， CHU D P， LI N， et al. Airflow-controlled crystallization for a multi-inch 2D halide perovskite single-crystal scintillator for fast high-resolution X-ray imaging［J］. ACS Energy Letters， 2023， 8（1）： 590-599.
[91]	SHI E Z， YUAN B， SHIRING S B， et al. Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures［J］. Nature， 2020， 580（7805）： 614-620.
[92]	MA C， GAO L L， XU Z， et al. Centimeter-sized 2D perovskitoid single crystals for efficient X-ray photoresponsivity［J］. Chemistry of Materials， 2022， 34（4）： 1699-1709.
[93]	FENG X L， ZHANG L， ZHANG B B， et al. Ligand-assisted growth of 2D perovskite single crystal for highly sensitive X-ray detectors［J］. Advanced Functional Materials， 2024， 34（37）： 2402166.
[94]	SONG X， COHEN H， YIN J， et al. Low dimensional， metal-free， hydrazinium halide perovskite-related single crystals and their use as X-ray detectors［J］. Small， 2023， 19（30）： e2300892.
[95]	LIU Y C， ZHANG Y X， YANG Z， et al. Large lead-free perovskite single crystal for high-performance coplanar X-ray imaging applications［J］. Advanced Optical Materials， 2020， 8（19）： 2000814.
[96]	LI X， ZHANG G D， HUA Y Q， et al. Dimensional and optoelectronic tuning of lead-free perovskite Cs₃Bi₂I_9- _n Br _n single crystals for enhanced hard X-ray detection［J］. Angewandte Chemie International Edition， 2023， 62（50）： e202315817.