光电探测器是一种能够将入射光信号转换成电信号的光电子元器件,作为我们日常使用的许多光电子器件中的一个重要组成部分,光电探测器因为其应用吸引了科研人员广泛的关注,其应用领域包括:成像、光通信、环境监测、化学生物传感等方面。Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米结构作为一种具有优异光电性质的直接带隙半导体纳米材料,在光电器件及其相关的新型器件中具有广泛的应用潜能。但是,基于单组分Ⅱ-Ⅵ族纳米结构光电探测器具有光谱响应范围窄,且响应范围主要集中在可见光和紫外光区的特点,从而使得Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米结构光电探测器在宽光谱响应、近红外光谱探测以及自驱动光电探测等方面的应用受到极大的限制。为了解决上述问题,本文以合成的不同维度的硒硫化镉和氧化锌纳米结构为基础,成功构筑了基于Ⅱ-Ⅵ族复合纳米结构的高性能柔性光电探测器,实现光电探测器性能的提升和光谱响应范围的拓展。此外,还构筑了基于阻抗匹配效应的自驱动紫外光电探测系统,实现对环境中紫外辐射的实时监测和报警提示。本文的主要研究内容如下:1、我们利用一步金属催化气相沉积法合成了高质量的一维单晶具有六方晶体结构的硒硫化镉(CdSxSei-x)纳米带。合成的一维三元CdSxSei-x纳米带被用于构建两端接触的传统硅基(Si02/Si)和柔性(FET)光电探测器。柔性光电探测器表现出超高的光开关电流比值高达4×106,其光响应度高达1.24×106 A/W,开关响应时间分别为0.56 s和0.8 s,柔性光电探测器同时表现出优异的光开关循环稳定性。此外,我们研究了柔性光电探测器的机械和电学稳定性,实验结果表明柔性光电探测器在经过数百次折叠后,仍表现出优良的机械和电学稳定性。上述研究结果表明CdSxSe1-x纳米带在构建传统硅基和柔性光电子器件中具有潜在的应用价值。2、二维(2D)非层状纳米材料因为其独特的物理化学性质,在电子和光电子器件的应用中吸引了广泛的关注。我们利用气相沉积法合成了高质量单晶结构的2D非层状CdSxSei-x纳米片,随后通过简单的旋涂法构筑了 PbS量子点与CdSxSei-x纳米片复合结构,并应用在高性能的宽光谱响应光电探测器中。与二维CdSxSei-x纳米片光电探测器相比,复合纳米结构器件的光电响应性能在近红外光谱(NIR)区域增加了三个数量级,同时保持了其在可见光范围的光电性能。复合纳米结构光电探测器不但表现出从可见光到近红外的宽光谱响应,还具有超高的光开关电流比值为3.45×106,高的光谱响应度为1.45×103 A/W,高的探测率为1.05×1015 Jones。本章节中提出的基于量子点与2D非层状纳米片复合结构的高性能宽光谱响应光电探测器将为下一代光电子器件的应用研究做出有意义的探索工作。3、柔性和宽光谱响应光电探测器在柔性显示、光通信、环境监测等方面具有广泛的应用应用前景。我们利用简单的溶液法合成了 PbS量子点和ZnO纳米颗粒,并构建了基于PbS量子点与ZnO纳米颗粒复合结构的硅基和柔性光电探测器。复合纳米结构柔性光电探测器表现出从紫外光到可见光再到近红外的宽波段光谱响应性质,在375 nm紫外光照下的光开关电流比值达到7.08×103。与纯的ZnO器件相比,复合结构光电探测器的光电响应性能在可见光和近红外光谱范围内增加了三个数量级,同时保持了器件在紫外光范围内的响应性能。在375 nm紫外光作用下,复合结构柔性光电探测器的响应度和探测率为4.54 A/W和3.98×1012 Jones。此外,柔性光电探测器在经过数百次弯折循环实验后仍表现出优异的耐久性和稳定性。本章节的研究工作为构建下一代高性能柔性和宽光谱光电子器件,提供了一个可行性的探索之路。4、柔性自驱动紫外光电探测器因为具有不需要外加供电系统的特点,在光通信、生物和化学传感及可穿戴紫外辐射探测等方便具有潜在的应用。我们结合氧化锌纳米颗粒光电探测器与摩擦纳米发电机(TENG)构筑了基于阻抗匹配效应的柔性自驱动紫外光电探测系统。基于ZnO纳米颗粒的柔性紫外光电探测器具有较强的探测能力,同时能较好的排除可见光的干扰,器件的光开关电流比值高达104。构建的柔性自驱动紫外光探测系统是由作为紫外光监测的柔性紫外光电探测器、为系统供电的TENG和作为报警显示的LED灯三个部分组成,随后分别研究了在单电极模式和独立层模式下的自驱动紫外光电探测系统的工作机理和电性能输出,其中,单电极工作模式下TENG的电压输出高达68 V。最后,通过电路调节后的自驱动紫外光电探测系统的输出电压随着紫外光强的变化而发生变化,当紫外光强从0.46 mW/cm2增加到21.8 mW/cm2时,输出电压从1.5 V升高到20 V。整个系统能实现户外自驱动的紫外光实时监测,并根据环境中的紫外光强度进行报警,提醒人们做好紫外辐射防护。