拓扑绝缘体近些年才被人们所熟知,作为凝聚态物理领域研究的热点半导体材料,其与一般半导体不同之处体现在其具有表面导电而体态绝缘的特性,导电的边缘态穿过费米面,连接导带底和价带顶,这主要是由于拓扑绝缘体材料体能带受时间反演对称性保护的作用。以拓扑绝缘体Bi₂Se₃为例,其拥有0.3e V左右的禁带宽度,并具有独特的能带结构以及奇特的光学和电学性质,而且对太阳光有很强的光吸收。而Ti O₂材料作为光催化剂的典型代表,具有良好的光稳定性和光敏性,被广泛用于太阳能电池、污染物降解和光电传感器等领域。Bi₂Se₃与Ti O₂复合材料作用到太阳能电池中有望提高太阳能电池对太阳光的利用率,在本文中将拓扑绝缘体Bi₂Se₃与Ti O₂利用分子束外延法形成复合材料,成功将拓扑绝缘体应用延伸到光电探测领域。这将大大推进拓扑绝缘体应用到实际生活的进程。本文先介绍了拓扑绝缘体及其复合材料的研究现状。实验利用分子束外延法,探索出生长高质量拓扑绝缘体的实验参数条件。并利用不同的衬底材料如Al₂O₃、In P等外延生长出了高质量的拓扑绝缘体薄膜;研究了不同温度条件对生长的拓扑绝缘体的影响;利用拓扑绝缘体Bi₂Se₃与Ti O₂复合材料制成光电探测器,并对该探测器的性能进行了分析。本文详细介绍以半导体二氧化钛（Ti O₂）为衬底,利用用分子束外延法制备高质量的拓扑绝缘体硒化铋（Bi₂Se₃）薄膜,形成Bi₂Se₃/Ti O₂复合材料。根据实验,外延生长拓扑绝缘体Bi₂Se₃薄膜时,衬底温度设定为390℃,Bi/Se流量比控制在1:10附近,生长时间为50分钟,制得的薄膜厚度约为50nm。在制备完成后可以利用反射高能电子衍射仪,对外延生长的Bi₂Se₃薄膜样品进行原位的表征,最大限度的避免了样品接触空气造成的污染。通过反射高能电子衍射仪可以看到样品清晰明亮的衍射条纹,薄膜表面平整有序。利用XRD、SEM、紫外可见近红外分光光度计和电化学工作站等测试手段对Bi₂Se₃/Ti O₂复合材料的晶体结构、表面形貌、光学和光电化学性质进行表征。结果表明,经Bi₂Se₃改性后的Ti O₂薄膜,在可见-红外区仍有较强的吸收峰,与纯Ti O₂薄膜相比,大大提高了其对太阳光的吸收利用率。随后在Bi₂Se₃和Ti O₂上分别蒸镀铟（In）电极和金（Au）电极,将其制成光伏型光电探测器,随后测试了样品在不同波长激光下的光响应特性及高频响应速度。