Z型异质结拥有促进高能载流子分离、低能载流子的复合从而提高高能载流子参与光催化反应效率的特点,其结构影响光催化活性。本文设计并制备了一种用于光解水的Z型异质结器件,包括仅由CuO薄膜和CuCrO₂薄膜构成的直接Z型异质结,和在两种半导体薄膜之间修饰了纳米金中间层的固体介质Z型异质结;分析表征数据并绘制出能带图,进一步分析了器件模型的物理过程;在此基础上,研究了这些异质结的光催化析氢活性,并讨论和分析这些Z型异质结的性能差别和成因。分别采用直流、射频磁控溅射法和二极溅射法制备CuO、CuCrO₂和纳米金夹层,制成Substrate/CuO/Au/CuCrO₂、Substrate/CuCrO₂/Au/CuO、Substrate/CuO/CuCrO₂和Substrate/CuCrO₂/CuO四种不同结构的Z型异质结器件。XRD结果表明CuO薄膜和纳米夹金层以晶态,CuCrO₂薄膜以非晶态存在的,SEM结果表明薄膜致密,无裂纹等明显缺陷。紫外-可见光谱（UV-Vis）数据反映出沉积顺序和纳米夹金层会改变异质结样品的吸光能力。光致发光光谱（PL）说明纳米夹金层的存在可以促进耗尽层的形成,进而优化异质结的性能。根据UV-Vis、PL和紫外线光电子能谱（UPS）的表征测试数据,计算出CuO薄膜和CuCrO₂薄膜的带隙宽度、带阶参数和费米能级绝对位置等能级信息,描绘出能带图,从而判断这种异质结是何种异质结,结果表明,没有纳米夹金层的异质结样品是属于直接Z型异质结,有纳米夹金层的异质结样品则属于固体介质Z型异质结。根据绘制出的Z型异质结的能带图分析其器件物理过程,这种Z型异质结的电流关系主要由“热载流子发射电流”和“通过三角形势垒的隧穿电流”组成。推断理想器件模型的电流电压关系,并与实际电流电压关系进行对比。结果说明,实际测得的Z型异质结的伏安特性曲线是一种双向导通的曲线,具有上述理想器件模型所推测的那种斜率的变化趋势。其中,CuCrO₂薄膜的沉积时间为60min的固体介质异质结为最优的,更厚或者更薄的CuCrO₂薄膜都会因体效应或短器件效应导致异质结电流的减少,从而降低光催化性能。光催化析氢实验结果表明,纳米夹金层可以大幅度提高异质结样品的析氢活性;与CuO薄膜相比,CuCrO₂在外侧的样品拥有更高的析氢活性,在碱性水溶液中具有更好的稳定性,无异常脱落现象。四种异质结的光催化析氢活性排序如下:Substrate/CuO/Au/CuCrO₂>Substrate/CuCrO₂/Au/CuO>Substrate/CuO/CuCrO₂>Substrate/CuCrO₂/CuO。