近年来,二维层状半导体材料由于其出色的电子和光电子特性,在光电子器件如光电探测器领域引起了广泛的关注。In₂Se₃是典型的Ⅲ-Ⅵ族层状化合物半导体,具有较小的有效质量、高的电子迁移率、高的光吸收效率和良好的稳定性。其作为一种有价值的半导体材料,已经成为在太阳能电池、光电探测器、晶体管和随机存取存储器等领域中有前途的候选者。本文中,我们通过磁控溅射法成功制备出γ-In₂Se₃薄膜并构建了基于其的异质结光电探测器,具体研究内容如下:1. γ-In₂Se₃薄膜的沉积与表征。我们通过射频磁控溅射,利用高纯In₂Se₃陶瓷靶材,实现了In₂Se₃薄膜的溅射沉积,利用XRD、Raman、AFM、SEM、HRTEM、XPS和紫外-可见光-近红外吸收（UV-VIS-NIR）光谱等对产物薄膜进行了表征。结果表明我们成功制备出大面积高质量表面平整的γ-In₂Se₃薄膜,吸收光谱显示制备的薄膜在紫外到近红外的宽光谱范围内具有显著的吸收,说明制备的γ-In₂Se₃薄膜有望应用于宽带光电探测领域。2. 将层状γ-In₂Se₃纳米膜直接沉积在n-Si晶片上,构建了γ-In₂Se₃/n-Si异质结。电学特性分析表明γ-In₂Se₃/n-Si异质结表现出明显的光伏行为,可以在很宽的波长范围（200–2200 nm）内作为自供电宽带光电探测器使用。第一性原理模拟计算表明,这种超出了本征γ-In₂Se₃和n-Si固有吸收极限的独特光谱响应,可以归因于Se取代In原子而在价带和导带之间形成的缺陷能级。在808 nm光照下,γ-In₂Se₃/n-Si光电探测器的响应度为0.57 AW^-1,比探测测率为2.6×10¹²Jones,响应速度τ_r/τ_f为35/115μs,比具有类似结构的其他光电探测器优异或相当。该异质结光电探测器可以用作有效的近红外（NIR）光图像传感器,具有良好的空间分辨率,这表明了当前器件在未来NIR光电系统中的巨大的潜力。3. 借助光刻工艺和磁控溅射沉积,实现了γ-In₂Se₃/n-Ga As异质结线阵列器件的制备。该异质结具有明显的整流特性和良好的光伏特性,660 nm波段时响应度、外量子效率和比探测率分别为0.25 AW^-1、46.2%和7.34×10¹²Jones,响应上升时间和下降时间分别可达到23.6μs和146.7μs,而且线阵列中所有器件的光电性能表现出优异的均一性。该异质结阵列可成功应用于实时轨迹跟踪。该线阵列器件的成功制备表明γ-In₂Se₃/n-Ga As异质结在器件集成化以及图像传感等领域有巨大的应用潜力。本论文的工作内容丰富了二维层状In₂Se₃纳米薄膜的制备和光电性能研究,为其在高性能光电子器件领域的应用打下了坚实的基础。