紫外光在我们的生产生活中扮演着重要的作用,同时紫外光也会对人类的身体造成伤害,因此对紫外光进行探测具有重要的意义。近年来,紫外光探测已经在化学/生物分析、环境监测、火焰探测、天文、远程控制和未来存储器件等民用和军用领域受到了越来越广泛的关注。基于光电导效应的紫外探测器由于响应时间长、环境依赖特性以及需要外加电源等问题而限制了其应用。另外,传统的紫外探测器的制造涉及到掺杂、p-n结、欧姆结、肖特基结制作等诸多工艺问题,导致其制造过程较为复杂,对材料要求高,生产成本高。这些问题严重限制了传统紫外探测器的发展,并导致紫外探测器只能在一些特殊行业里应用。光电化学紫外探测器是一种新型的液结光伏型紫外探测器,其以简单的制作工艺、低廉的生产成本和可观的探测性能逐渐引起了研究者们的注意。高性能光电化学紫外探测器要求光阳极具有高的紫外光吸收效率、连续高效的载流子分离和快速的电子传输。目前光电化学紫外探测器的研究尚处于初步阶段,工作机理尚不完全明确,探测器的响应性能,如响应度、响应谱带、响应速度以及材料合成工艺等还有待提高。针对以上问题,本论文以宽带隙半导体TiO₂为主要材料进行了以下几方面的研究:TiO₂是光电化学紫外探测器中最具应用潜力的材料。由一维TiO₂纳米结构组成的纳米阵列可以提供优异的载流子输运性能。我们通过反复试验,选择了合适的前驱物与反应溶液,通过水热法分别制备出了具有锐钛矿和金红石两种晶型的TiO₂纳米阵列结构,并通过对各项实验条件的摸索与分析,实现了Ti O2多种晶型、多种形貌结构的纳米线阵列的可控生长。第一,我们通过温和的一步水热法直接在FTO玻璃上合成了锐钛矿链状TiO₂多级纳米阵列,该多级结构由中心纳米线骨架、外延的纳米树枝和覆盖在结构外部的稠密纳米片组成。通过这种简单温和的方法得到的多级纳米结构实现了可观的紫外探测性能,响应度达到0.11A W-1,响应时间为20-40 ms,对光强响应灵敏度斜率为0.005。第二,我们成功制备了高质量的单晶金红石TiO₂纳米线阵列,其长径比达到150,纳米线面密度达到90-110根/μm2,且具有非常好的均一性和分散性。为了进一步提高光阳极的光吸收性能和薄膜的比表面积,我们在金红石单晶TiO₂纳米线阵列的基础上成功合成了树状多级纳米结构,高密度的纳米线和稠密的纳米树枝形成了密实的薄膜,这样的结构提供了良好的光散射性能和非常大的比表面积。基于树状TiO₂纳米线阵列的光电化学紫外探测器的响应电流密度是单纯TiO₂纳米线和TiO₂纳米颗粒薄膜的176%和46%,能量转化效率达到了14.5%,上升时间和衰减时间为5.3,29.8和5.9 ms,开关比为1903,对光强响应灵敏度斜率达到0.021。合成具有三维高效电子传输通道的纳米结构是制备快速响应光电化学紫外探测器的有效途径。在本部分中,我们制备了基于TiO₂/ZnO异质结多级纳米阵列的紫外探测器。三维的TiO₂/ZnO多级纳米结构由高长径比的Ti O2纳米线骨架和外部的ZnO纳米片导电通道构成。得益于ZnO纳米片提供的光生电子传输通道,基于TiO₂/ZnO多级纳米阵列结构的光电化学紫外探测器显示出了非常高的灵敏度和响应速度。探测器的上升时间和衰减时间由15.5,32.5和8.0 ms减少至5.5,13.5和4.0 ms。传统的三明治器件结构使用TCO导电薄膜作为衬底,该类薄膜对紫外光的滤过作用严重限制了光电化学紫外探测器的性能。我们通过电纺丝技术得到了镂空的聚合物纳米线网格,然后以其为模板通过磁控溅射法制备了Ag纳米线网格。最后,我们将Ag纳米线网格转移到石英玻璃衬底上得到了紫外透明导电薄膜。基于Ag纳米线网格紫外透明导电薄膜的光电化学紫外探测器的探测光谱得到了展宽。