ABX3型钙钛矿材料由于具有优异的光电性能被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、场效应晶体管以及光电探测器等领域。单晶材料由于具有极低的缺陷密度、长的载流子传输距离以及宽的吸收光谱，使其相比于薄膜材料呈现出更优异的光电性质。本文利用逆温结晶法制备了CH3NH3PbI3单晶，系统研究了单晶的物理化学性质。结果发现，CH3NH3PbI3单晶具有明显的铁电性，并基于CH3NH3PbI3单晶(100)晶面的铁电极化性质实现了自驱动光电探测器，器件表现出优异的光探测性能。
　　利用空间限域-逆温结晶法制备了厚度为50μm的CH3NH3PbI3单晶，探究了前驱体溶液浓度、溶液升温速率、基底表面张力以及前驱体溶剂配比等参量对单晶生长过程的影响。研究发现，当钙钛矿前驱体溶液的浓度较高、溶液升温速率较慢、基底的表面张力较大以及前驱体溶液中的溶剂体积比Vγ-丁内酯:V乙腈在0.8:0.2~0.7:0.3之间时，获得了具有较大晶体尺寸、高质量且厚度可控的CH3NH3PbI3单晶。利用X射线衍射和扫描电镜研究了CH3NH3PbI3单晶的形貌和晶相结构，显示CH3NH3PbI3单晶具有平整的表面以及致密的内部结构，晶体在室温下为四方相，且为(100)取向。材料的吸收光谱显示CH3NH3PbI3单晶呈现出比多晶薄膜材料更优异的光吸收强度和吸收范围，此外，差示扫描量热曲线显示CH3NH3PbI3单晶样品在330K发生了相变。
　　采用压电力显微镜研究了CH3NH3PbI3单晶(100)晶面的面内振幅磁滞回线和相位滞后回线，并在光学显微镜下观察了丙酮刻蚀的单晶的(100)晶面的畴结构，证明CH3NH3PbI3单晶具有铁电性。进而利用开尔文探针显微镜(KPFM)表征了单晶(100)晶面的表面电势，发现(100)面上存在-900mV的电势差，并且电势变化方向基本一致。实现了基于CH3NH3PbI3单晶(100)晶面的铁电自极化驱动的光电探测器，探究了温度、沟道尺寸以及沟道方向对器件性能的影响。制备的CH3NH3PbI3单晶自驱动光电探测器表现出优异的性能，最大响应性达到0.16A/W，最大外量子效率为41.6%，最大开关比为1.41×104，最高探测率为7.34×1011Jones，并且器件连续工作2小时，光电流没有衰减，表现出优异的稳定性。