光电探测器是一种典型的光电器件,常用于识别和处理光信号。而且半导体光电探测器是实现机电一体化的重要组成,在光通讯、生物医学传感、成像系统、环境监测等诸多领域都有应用价值。为了满足下一代电子电路和生产生活的需求,迫切需要设计和构建具有可调光谱响应范围、自驱动以及光探测性能高的光电探测器。所以本文的主要研究内容是从硅基底的不同纳米形貌出发设计功能性光电探测器,主要的研究结果如下:1.硅纳米线(Si NW)阵列/P3HT(Poly(3-hexylthiophene))。采用金属辅助化学刻蚀法制备出大面积均匀的SiNW阵列,NW直径约200 nm,长度约为3 μm。然后用旋涂法制备P3HT薄膜并结合SiNW构建异质结。通过改变P3HT的浓度,成功实现核壳型异质结结构以及嵌入型异质结结构。测量其光电性能后发现两种类型的探测器都能实现自驱动特性并且响应速度较快,而且核壳型异质结能够实现300-1100 nm的全光谱响应,而嵌入型异质结成功实现650-1100nm的红光以及近红外光的波长选择性响应。2.SiNWs/Culn0.7Gao.3Se2(CIGS)颗粒。一维纳米线(1DNWs)阵列具有极强的陷光作用,能够帮助器件高效利用光信号。在此基础上我们设计了基于NWs的核壳型异质结结构,并且合成了吸光性能极好的CIGS薄膜来协助Si NW阵列构建异质结,在增强光吸收的同时大大促进了电子-空穴对的有效分离。因此,探测器实现了无外加偏压下的优异性能:在920 nm单色光照下光暗比能够达到5.24×103,探测率达到了 1.6×1013 Jones,响应度达到了 0.33 A/W,而且响应速度达到了 356 μs。值得注意的是,无论是Si基底还是CIGS薄膜都是非常稳定的无机物,所以,该结构可以作为设计高灵敏度、低成本、稳定且自驱动的全光谱光电探测器的参考。3.硅双重抗反射结构(Dual antireflection Si)/钙钛矿。在柔性电子器件越来越受欢迎的浪潮下,Si也被研究者们带入到柔性电子器件领域。目前,研究者利用碱性溶液将Si的厚度刻蚀到100 μm以内,成功赋予了 Si良好的柔韧性。但是有报道称,Si的厚度要达到180 μm才能完全吸光。由此可见,柔性和充分吸光很难同时实现。为了解决这一问题并拓宽柔性Si的应用,我们设计了 Si的双重抗反射纳米结构来提升器件对入射光信号的探测率。通过白光下的响应曲线对比Si平板器件、硅金字塔(Si pyramid)器件以及Si双重抗反射结构器件的性能,证实双重抗反射结构性能最好,且在无外加偏压条件下光暗比达到3000,光电流能够达到60μA。