硅基光电器件由于易与微电子工艺相结合、成本低廉等优点,在芯片集成化以及光控气体传感器方面具有重要的研究意义和应用价值。通过在硅表面引入微纳结构,可有效提高硅的光吸收能力,增大其表面积。本论文制备了两种微纳结构的硅材料——硅锥与黑硅,分别构建石墨烯/硅锥和ZnO纳米棒/黑硅异质结,探索其在光电探测和气敏领域的应用,取得的主要成果如下:1.利用碱法刻蚀制备金字塔形硅锥阵列,通过控制刻蚀液浓度可调控硅锥尺寸。吸收谱和光学模拟显示随着硅锥尺寸的减小,硅锥的吸收率和表面光电流密度得到大幅提高。2.石墨烯/硅锥异质结的整流比约为1.5X104,低理想因子1.66,对近红外波长光反应灵敏,开关比约为104。且高频率(2000 Hz)光照下依然保持快速光响应,上升下降时间分别为96μs和160 μs。3.通过银离子辅助刻蚀硅锥制备得到黑硅,其吸收率相比于平面硅提升了73%。采用低温水溶液法,在黑硅上合成六方纤锌矿结构ZnO纳米棒阵列。通过改变乌洛托品和六水合硝酸锌的比例,可控制ZnO纳米棒直径(100-300 nm)。4. ZnO纳米棒/黑硅异质结的整流比为20,理想因子为15.13。紫外光照下光响应速度为34 ms和18 ms。黑硅的多孔形貌和ZnO的纳米尺寸使得异质结比表面积大幅增加,在室温即显示出灵敏的气体探测性质。