光电探测器是将光信号转换为电信号进行测量的一种电子器件,在工业生产、光纤通讯、遥感探测、图像传感等领域有非常重要的应用。石墨烯是一种性能优异的二维材料,广泛应用于光电探测器的制备。但是本征石墨烯没有带隙,光吸收较弱。因此我们选择了氟化的方法打开石墨烯的带隙,来增强光吸收,将其用于光电探测器的制备。光电探测器有很多种类,不同种类的光电探测器具有各自的优点与不足,我们制备了双工作模式的光电探测器,可以工作在光电导模式和光电二极管两种模式下,实现优势互补。具体工作如下:1.通过CVD法制备了高质量的铜基底本征石墨烯,进行了拉曼光谱的表征验证了该石墨烯薄膜缺陷较少、质量较高。之后通过反应离子刻蚀的方法,以SF6气体为掺杂源对本征石墨烯进行掺杂,通过拉曼光谱表征与X射线光电子能谱表征证明掺杂过后形成了明显的sp3杂化碳氟键,证明掺杂是成功的。2.通过光刻等工艺方法制备出了氟化石墨烯/硅双工作模式光电探测器,器件制备工艺与传统的硅基CMOS工艺兼容性很好。通过电子束沉积方法制备了 A1Ox钝化层,器件工作在光电导模式时,经过对比试验发现AlOx钝化层可以将器件的响应度提升三倍。当器件工作在光电导模式时,器件对于200～1550 nm的光均有明显的光响应,证明器件响应波段很宽。外加5 V偏压时,器件对650 nm光的响应度达1.9×107 A/W,相应的探测率为4.0×1012 Jones,具有很强的弱光探测能力。而器件对于1550nm通讯波段红外光的响应度为39A/W,比本征石墨烯/硅光电导型光电探测器高两个数量级,器件的上升时间和下降时间是5.2 ms/5.9 ms。3.当器件工作在光电二极管模式时,器件具有明显的整流效应,整流比为460,此时的光电探测器具有自驱动的特点。在0V偏压下,器件对于650 nm光的开关比为2.0×105,响应度为0.33 A/W,探测率为2.3×1011 Jones。器件工作在光电二极管模式时,响应速度非常快,3 dB带宽为11.9kHz,器件的上升时间和下降时间为6.3μs/9.7μs,此时器件适合用于高频快速光探测。总之,氟化石墨烯/硅双工作模式光电探测器可以实现两种工作模式的优势互补,具备宽波段、高响应度、高探测率、响应速度快的优点。最后,我们通过第一性原理计算得到了氟化石墨烯的原子态密度和能带图,通过理论计算分析了氟化石墨烯带隙打开的情况与对半导体吸收的影响。