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石墨烯(Graphene)被发现以来,因其独特的结构和优异的性能迅速的成为了材料学、物理学和电子学等领域的研究热点。石墨烯因其具有极高的载流子迁移率,在紫外到红外波段的宽光谱吸收能力,使得其在光电探测器的研究中引起了广泛关注,也成为了光电器件沟道的首选材料。但是作为一种单层二维材料,石墨烯光吸收率较低、光激发载流子的复合过快,限制了其目前在光电探测器领域的发展。为了解决以上问题,科研人员探索了许多与石墨烯性质相近的其它新型二维材料。硫化钼作为这些新型二维材料的的一种,具有优异的光电性能,吸引了很多科研人员将其用于光电探测器的制备。但是硫化钼光电探测器也存在一些缺点,比如电子在硫化钼中的传输率短、硫化钼的吸光度较低等,导致目前二维材料探测器的性能始终不够理想。针对以上问题,研究者不断开拓新的方法,如制备新型类石墨烯材料、及制备石墨烯与其他性能优异的复合材料等。其中,硫化铅作为一种吸光度高的低维红外光电材料经常被用于与石墨烯复合,这种复合材料既可以保护石墨烯的优异性能不被破坏,也可以弥补石墨烯固有的缺点,从而使石墨烯光电探测器的吸光能力得到提升。鉴于上述背景,本文主要研究硫化铅与石墨烯复合材料、垂直取向的三维硫化钼光电探器的制备,通过对工艺参数的设计与优化,改进后的光电探测器有效增强了传统石墨烯、硫化钼光电探测器的光电性能。本文的主要工作成果如下:(1)石墨烯的制备及其光电探测性能研究利用化学气相沉积法制备大面积单晶石墨烯,得到的石墨烯单晶的最大直径可达80μm。利用所生长的单晶石墨烯制备出的光电探测器,光电响应可达到 18 mA/W。(2)硫化铅/石墨烯复合材料的制备及其光电探测性能研究利用电化学沉积法,在石墨烯表面原位沉积硫化铅纳米柱,得到的硫化铅和石墨烯结合的新材料制备光电探测器。测试表明,该光电探测器具有宽光谱、高光电响应探测的特点,在可见光到红外光波段均有明显的光响应,其中在红外波段的响应度高达1.84 AW-1,响应时间为35 ms,比探测率D*为1.50×109 cmHz1/2W-1。(3)三维硫化钼的制备及其光电探测性能研究利用化学气相沉积法,制备得到高质量垂直取向的三维硫化钼,首先对三维硫化钼生长机理进行了研究,然后制备了三维硫化钼的光电探测器,测试表明这种探测器具有高灵敏度和高响应度的特点。其中在532nm的响应度可达到133 AW-1,响应时间可达到27.0 ms,比探测率(D*)为3.325×1011 cmHz1/2W-1。