光电探测器是一种可以将光信号转换为电信号的器件,被广泛运用于工业控制、光通信、医疗影像、环境监测及航空航天等诸多领域。近年来,有机-无机杂化钙钛矿尤其是最具代表性的CH₃NH₃PbI₃展现出了优异的光学和电学特性。其禁带宽度约为1.55 eV,可见光范围内的光吸收系数高达10⁴～10⁵ cm^-1,载流子寿命长达10²～10³ ns,且拥有良好的机械柔韧性,适合用于光电子器件的制备。大量的研究也表明CH₃NH₃PbI₃光电探测器能够拥有优异的光电检测能力,且在透明、柔性等方面具备独特的优势。因此,在现有基础上更加深入地研究CH₃NH₃PbI₃的光学与电学特性、进一步优化和提高器件性能和稳定性、以及提出新的器件结构都是十分必要的。半导体材料的光学常数、禁带宽度、乌尔巴赫带尾对器件的性能有着至关重要的作用,然而现有的研究大多着眼于这些参数在CH₃NH₃PbI₃成膜之后随环境温度的变化,而缺乏前驱体温度对薄膜光学特性的影响,我们需要对此有更深刻的认识。第二,在常见的改善光电探测器的性能及稳定性的手段中,利用其它材料进行复合已被证明是一种行之有效的方式。在对CH₃NH₃PbI₃薄膜的物理和化学特性有着充分研究的基础上,我们可以选择适当的材料和工艺来构建异质结,从而提高器件性能和稳定性。第三,自驱动型光电探测器可基于多种原理进行制备,在保证器件性能的前提下,寻求工艺更加简单、成本更为低廉的方式来构建CH₃NH₃PbI₃光电探测器,能够使其应用场景更加多元化,更好的满足不同层次的需求。本文的主要研究内容和创新之处包括:（一）采用蒸发-浸泡法,在Si/Al₂O₃衬底上利用不同温度的前驱体（30℃、50℃、70℃、90℃）分别制备了厚度约为140 nm的CH₃NH₃PbI₃薄膜。通过椭圆偏振光谱深入研究了前驱体温度对CH₃NH₃PbI₃薄膜的折射率、吸收系数、禁带宽度、乌尔巴赫带尾和介电函数的影响。在0.496～4 eV光子能量范围内测试了所制得样品的椭圆偏振光谱并进行拟合,提取了CH₃NH₃PbI₃薄膜的光学常数、吸收系数和介电函数并进行了讨论分析。研究发现,前驱体溶液的温度会极大地影响薄膜的折射率、吸收系数和介电函数。当前驱体温度为30℃、50℃、70℃和90℃时,利用Tauc-plot法得出的CH₃NH₃PbI₃薄膜带隙,其值分别为1.594 eV、1.577 eV、1.516 eV和1.634 eV。而随着前驱体温度的升高,乌尔巴赫能量从107 meV变化到129 meV,表明CH₃NH₃PbI₃薄膜的缺陷、杂质和无序程度也明显受到前驱体温度的影响。其中,70℃前驱体所制备的薄膜样品具有最适于制备太阳能电池的禁带宽度。该研究结果表明了调整前驱体温度能够有效地调节钙钛矿材料的光学常数、带隙和乌尔巴赫带尾能量,有助于了解钙钛矿薄膜的制备过程对其内在物理性质的影响,为构建基于CH₃NH₃PbI₃薄膜的光电子器件提供理论参考。（二）采用溶胶凝胶法制备了CH₃NH₃PbI₃/IDT-BT复合薄膜,对其进行了材料表征。而后构建了光电导型的CH₃NH₃PbI₃/IDT-BT/Mo O₃光电探测器,并研究了其电学性能。通过电子扫描显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等表征手段确认了聚合物IDT-BT有效地填补修复了CH₃NH₃PbI₃的晶界并实现了对CH₃NH₃PbI₃层的覆盖。CH₃NH₃PbI₃/IDT-BT薄膜保持着高的光吸收能力,且在590 nm～710 nm波长范围相对于CH₃NH₃PbI₃有所增强。所制备的CH₃NH₃PbI₃/IDT-BT/Mo O₃光电导型光电探测器具有优异的性能,其响应时间小于7 ms,开关比大于3×10⁴,响应率达到11.6 A W^-1,探测度达到5.2×10¹³Jones。这主要由三方面原因造成:IDT-BT的涂覆减少了光生电子-空穴对的复合中心;IDT-BT和Mo O₃的能带与CH₃NH₃PbI₃薄膜相匹配,有利于光生空穴的传输,且提高了光生电子-空穴对的分离效率;最后,Mo O₃能够显著抑制暗电流。在该结构中,由于IDT-BT层能将CH₃NH₃PbI₃与氧气和水隔绝开来,使得器件的稳定使用寿命超过了20天。（三）构建了基于不对称Au电极的CH₃NH₃PbI₃薄膜自驱动光电探测器和基于CH₃NH₃PbI₃/VO₂复合薄膜的自驱动型光电探测器,研究了其电学特性,并分析讨论了自驱动效应形成的原因。由于热蒸发过程中的热效应作用,在右侧顶端电极的制备过程中,一些Au颗粒会渗入到钙钛矿膜中。而对于左侧底部Au电极,由于仅仅是将CH₃NH₃PbI₃薄膜旋涂在其上方,不会产生扩散效应,这使得两侧电极同薄膜的接触呈现出了不同的状态。且由于部分光照透过了钙钛矿层,降低了底电极和甲胺铅碘的界面处肖特基势垒。这都使得两个电极处的肖特基势垒高度不一致,从而形成了内建电场。电学测试表明,我们所构建的基于不对称Au电极自驱动CH₃NH₃PbI₃光电探测器拥有良好的性能,其暗电流低至约3 p A。以在功率密度为2.92 m W cm^-2的635 nm光照下的数据为例,其响应度、探测度和外量子效率分别为10 m A W^-1、2.88×10¹¹ cm Hz^1/2W^-1和2.1%,开关比则高达10⁴。更为重要的是,以上性能的实现并不需要空穴传输层或者电子传输层,也无需预加外部电场对器件进行极化处理,极大的简化了工艺流程并节约了成本。在100 K～360 K的温度范围内研究了CH₃NH₃PbI₃/VO₂光电探测器的电学特性随温度变化的规律。测试结果表明CH₃NH₃PbI₃/VO₂光电探测器的光电流随温度的升高而增大。而器件的暗电流在低温下与光电流方向相反,且呈现出先增大后减小的趋势;当温度高于306.3 K时,转变为与光电流同向,并随着温度的升高而急剧增大。以室温下,以100μW cm^-2的650 nm光照条件为例,其光电流约为32 n A,响应度达到448 m A W^-1,高于所有已见报道的基于CH₃NH₃PbI₃薄膜的自驱动型光电探测器。利用电学测试和表面形貌表征等手段得知其自驱动效应是由于旋涂造成的钙钛矿薄膜不均匀所致。