光电探测器是一种把紫外、可见及红外等光信号转化为电信号的光电子器件,已广泛应用于通讯工程,遥感,过程控制,天文学,国防等领域。发展具有宽谱响应、高灵敏探测、特定波长选择、快速响应以及强稳定性的光电探测器是该领域研究的主要目标。因此,人们不断探索以发现新材料体系,构造新器件结构,以及发展新原理新效应器件等,实现具有以上特性的光电探测器。碲化镉（CdTe）和铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4,CZTS）属于硫族化合物半导体光电子材料,具有带隙为1.5 e V和高的光吸收系数,是具有直接电子跃迁能带结构的典型半导体材料,已应用于光伏薄膜电池领域。近年来,该类材料体系在光电探测器方面具有独特的优势而受到广泛研究。另外,研究发现器件结构如沟道尺寸、探测原理等影响甚至决定了探测器的响应性能。因此,在本论文中,我们分别研制了基于CdTe薄膜具有不同沟道尺寸的光电导型光电探测器以及基于CZTS薄膜的光伏型光电探测器,系统地研究了沟道尺寸和内建电场对探测器响应性能的影响规律。基于此,本论文的主要研究内容和取得的主要研究结果总结如下:一、在读研期间搭建了一套变温光电测试系统。该系统以Lake Shore TTPX型探针台为核心,配合Lake Shore 336型温控器通过精确的控温功能将样品台温度控制在78 K-475 K范围内。另外,该系统配有激光器,功率仪,源表,示波器等组件,可分别搭配选用不同的组件完成电流-电压（I-V）、电容-电压（C-V）、介电频谱（J-V）和电滞回线等电学和光电性能测试。二、研究了CdTe/STO薄膜外延体系的微结构和界面结构。通过XRD极图测试与分析,发现CdTe薄膜存在均匀分布的四种畴结构,与反射高能电子衍射结果一致。利用高分辨透射电镜（HRTEM）及其X射线能谱EDS图对CdTe/STO外延体系界面结构分析,发现CdTe薄膜与STO衬底之间界面清晰,并且没有明显的元素相互扩散现象。进而研制了不同沟道长度的CdTe/STO薄膜光电导型光电探测器,研究发现该探测器的特征响应参数与沟道长度之间存在强烈的依赖关系。其中,响应度、探测率和增益随沟道长度的减小呈指数增加;而响应时间随沟道长度的减小呈现线性减小的趋势。另外,该探测器的响应时间仅为1.7 ms,达到了同类型CdTe薄膜光电探测器中最快的响应速度。三、研制了基于CZTS/CdS异质结构且具有自驱动效应的光伏型光电探测器,并研究了缺陷相关的光电响应性能。实现了开关比和响应时间分别达到6×104和18μs的超灵敏和快速响应的光伏型CZTS/CdS自驱动光电探测器。另外,研究发现当入射光功率在0.5μW时,器件光电响应出现异常现象,这可能源于入射光功率较低时,光生载流子数量较少且被缺陷或缺陷偶极子所捕获,从而导致较低的响应度;而当入射功率较大时,高于0.5μW时,缺陷或缺陷偶极子被完全填充,其探测率和响应度达到最大值,分别为2.69×1010 Jones和220 m A/W。进而通过变温I-V测试,同样发现在相同光功率照射时该探测器在180 K也出现光电响应的反常行为,这极有可能在低温时发生缺陷或缺陷偶极子的冻结效应。进一步通过变温介电频谱测试和分析,发现CZTS/CdS异质结构的电容在180 K发生反常现象,这可能与缺陷或缺陷偶极子在冻结和解冻过程中偶极矩的变化相关。当温度高于180 K时,其响应率和探测率随温度升高呈线性增加的趋势,佐证了光电响应特性的异常与缺陷或缺陷偶极子冻结之间相关的内在物理机理。