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光电探测器在各个领域拥有广泛用途，比如测量探测、光度计量、红外热成像和遥感等方面。目前，随着光电探测器等电子器件的尺寸不断缩小，遵循摩尔定律变得越来越困难，越来越需要新型材料的替代和转型。在这种器件小型化趋势下，一些新型半导体材料，如二维材料、钙钛矿等，作为非常有潜力的半导体材料而受到广泛关注，由于其出色的电子、光电子性能和合适的物理特性，已经获得了许多创造性的进展，尤其在晶体管和光探测方面取得了不断的突破，大幅度提升了器件电学和光电性能，为光电探测器的发展提供了新的机遇。
本文首先对新型二维材料和钙钛矿材料及光电子器件方面的研究进行调研总结，并选择了二维硒化铟(InSe)碎片、二维二硫化铂(PtS2)薄膜和溴化铯铅(CsPbBr3)钙钛矿薄膜材料进行了基于新型材料的光电子器件的研究，并且取得了较好的性能，提升了器件的稳定性。
本文的主要内容包括:
第一章对新型二维材料和钙钛矿材料及光电子器件方面的研究进行调研总结，并引出本文的主要研究内容，也对本文的创新点进行了归纳总结。
第二章对实验中用的设备仪器及其在本研究中的作用进行了归纳介绍。
第三章针对InSe光电探测器中发现的正光电导(PPC)和负光电导(NPC)交替现象进行了一系列的研究和分析，并通过理论和实验分析可以调控负光电效应现象。通过机械剥离转移多层InSe的方法制备了多层InSe场效应晶体管(FET)光电器件，通过改变栅压(Vgs)和源漏电压(Vds)在多层InSeFET中发现了可调谐的PPC和NPC现象，结合实验结果进行了理论分析并解释了这个现象发生的原因，众所周知，二维InSe材料因其高比表面积而对环境分子非常敏感，这导致暴露在空气中的材料和器件性能会发生变化，InSe吸附空气中的水汽和氧气在材料表面形成陷阱态是引起NPC的原因之一。然而，它可以通过表面封装来消除，使用PMMA封装器件可以避免器件发生NPC现象，实验结果证明这是一种可行的方法，由此推断，杂质吸附在InSe多层表面上的影响可能是导致PPC和NPC在InSeFET中共存的原因。基于实验和理论分析结果，用PMMA对InSeFET进行封装的方法有效地消除了InSe光电晶体管的负光电效应管，提高了器件的稳定性。研究结果为稳定多层InSe光电子器件的制造提供了有价值的策略，所研究的NPC在InSeFET中的作用机理和消除NPC的可行方法也可适用于其他新型器件，如光电探测器、光开关、非易失性存储器等。
第四章开发了一种新的具有高光电性能的CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件，该器件是利用原子层沉积薄氧化铪层和简单的CsPbBr3胶体滴涂层工艺制备的。与CsPbBr3/SiO2/Si器件相比，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件的光电流增强幅度达到了近5个数量级，响应度R为45.05AW-1，探测率D*为9.12×1010Jones，外量子效率EQE为12445％，上升/下降时间为600μs/300μs。经过分析，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构光电器件性能的提高归因于CsPbBr3和Si之间通过20nm薄HfO2层的隧穿效应。更重要的是，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件的光电特性可以通过Vds和Vgs进行调制，这为不同的应用提供了灵活性。这项工作将为高性能CsPbBr3光电器件的制备提供一种新的策略，它可能扩展其它钙钛矿器件和异质结构器件的应用，如光伏、光泵浦激光器和太阳能电池。
第五章通过改进的化学气相沉积法在不同衬底上制备大面积、均匀的PtS2薄膜，并在此基础上制备了用于光电探测的PtS2器件。通过对不同衬底上PtS2薄膜的表征对比，发现生长在蓝宝石上的PtS2薄膜比生长在Si/SiO2上的质量好，这也通过了Ⅰ-Ⅴ曲线和光探测性能得到了证明。蓝宝石上的PtS2器件的探测率能达到9.17×109Jones，响应度为0.31AW-1，但光响应速度仍需进一步提高。研究结果为大规模PtS2薄膜的生长和稳定的基于PtS2的光电探测器的制备提供了有价值的策略。虽然，在不同衬底上合成PtS2薄膜的机理还需要更多的研究和实验来验证，这也将为通过CVD技术在其他衬底上生长过渡金属双卤代烃(TMDCs)并在此基础上提高器件性能提供一种可行的方法。
最后对论文的研究内容进行了总结和展望。本文对新型二维材料和钙钛矿材料在光电探测器领域的研究和应用提供了有价值的理论和实验支撑。
本文首先对新型二维材料和钙钛矿材料及光电子器件方面的研究进行调研总结，并选择了二维硒化铟(InSe)碎片、二维二硫化铂(PtS2)薄膜和溴化铯铅(CsPbBr3)钙钛矿薄膜材料进行了基于新型材料的光电子器件的研究，并且取得了较好的性能，提升了器件的稳定性。
本文的主要内容包括:
第一章对新型二维材料和钙钛矿材料及光电子器件方面的研究进行调研总结，并引出本文的主要研究内容，也对本文的创新点进行了归纳总结。
第二章对实验中用的设备仪器及其在本研究中的作用进行了归纳介绍。
第三章针对InSe光电探测器中发现的正光电导(PPC)和负光电导(NPC)交替现象进行了一系列的研究和分析，并通过理论和实验分析可以调控负光电效应现象。通过机械剥离转移多层InSe的方法制备了多层InSe场效应晶体管(FET)光电器件，通过改变栅压(Vgs)和源漏电压(Vds)在多层InSeFET中发现了可调谐的PPC和NPC现象，结合实验结果进行了理论分析并解释了这个现象发生的原因，众所周知，二维InSe材料因其高比表面积而对环境分子非常敏感，这导致暴露在空气中的材料和器件性能会发生变化，InSe吸附空气中的水汽和氧气在材料表面形成陷阱态是引起NPC的原因之一。然而，它可以通过表面封装来消除，使用PMMA封装器件可以避免器件发生NPC现象，实验结果证明这是一种可行的方法，由此推断，杂质吸附在InSe多层表面上的影响可能是导致PPC和NPC在InSeFET中共存的原因。基于实验和理论分析结果，用PMMA对InSeFET进行封装的方法有效地消除了InSe光电晶体管的负光电效应管，提高了器件的稳定性。研究结果为稳定多层InSe光电子器件的制造提供了有价值的策略，所研究的NPC在InSeFET中的作用机理和消除NPC的可行方法也可适用于其他新型器件，如光电探测器、光开关、非易失性存储器等。
第四章开发了一种新的具有高光电性能的CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件，该器件是利用原子层沉积薄氧化铪层和简单的CsPbBr3胶体滴涂层工艺制备的。与CsPbBr3/SiO2/Si器件相比，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件的光电流增强幅度达到了近5个数量级，响应度R为45.05AW-1，探测率D*为9.12×1010Jones，外量子效率EQE为12445％，上升/下降时间为600μs/300μs。经过分析，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构光电器件性能的提高归因于CsPbBr3和Si之间通过20nm薄HfO2层的隧穿效应。更重要的是，CsPbBr3/HfO2/Si异质结构器件的光电特性可以通过Vds和Vgs进行调制，这为不同的应用提供了灵活性。这项工作将为高性能CsPbBr3光电器件的制备提供一种新的策略，它可能扩展其它钙钛矿器件和异质结构器件的应用，如光伏、光泵浦激光器和太阳能电池。
第五章通过改进的化学气相沉积法在不同衬底上制备大面积、均匀的PtS2薄膜，并在此基础上制备了用于光电探测的PtS2器件。通过对不同衬底上PtS2薄膜的表征对比，发现生长在蓝宝石上的PtS2薄膜比生长在Si/SiO2上的质量好，这也通过了Ⅰ-Ⅴ曲线和光探测性能得到了证明。蓝宝石上的PtS2器件的探测率能达到9.17×109Jones，响应度为0.31AW-1，但光响应速度仍需进一步提高。研究结果为大规模PtS2薄膜的生长和稳定的基于PtS2的光电探测器的制备提供了有价值的策略。虽然，在不同衬底上合成PtS2薄膜的机理还需要更多的研究和实验来验证，这也将为通过CVD技术在其他衬底上生长过渡金属双卤代烃(TMDCs)并在此基础上提高器件性能提供一种可行的方法。
最后对论文的研究内容进行了总结和展望。本文对新型二维材料和钙钛矿材料在光电探测器领域的研究和应用提供了有价值的理论和实验支撑。