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随着空间技术、信息技术以及电子技术的迅速发展,紫外探测技术逐渐成为一种军民两用的技术,广泛地应用于科研、军事、空间探索、环保卫生、医学等应用场景中。随着人们对半导体材料研究的逐渐深入,宽禁带半导体材料为紫外探测研究提供了非常有前景的方向。TiO2属于宽禁带半导体材料,具有制备工艺简单、物理化学稳定性高等优点,在光催化、染料敏化太阳能电池以及环境污染物净化等领域有广泛研究和应用。本论文以TiO2纳米管材料为基础,深入研究材料形态改善和晶面优化对光电探测器光电性能的影响。主要研究成果如下:(1)本文通过二次阳极氧化和精确升温退火处理的方法制备高度有序的TiO2纳米管阵列样品,基于退火过程中不同的升温速度制备出的不同样品,分别制作出肖特基结构的紫外光电探测器D1、D2、D3。器件测试结果表明,退火升温速度越快,TiO2纳米管阵列的有序度、管壁完整性越差,最终导致紫外光电探测器的各项光电探测性能降低。基于2℃/min退火升温处理得到的Ti02纳米管阵列制作出的紫外光电探测器D1的各项光电探测性能最优。(2)本文基于第一性原理计算分析了锐钛矿(001)面和(101)面的部分态密度(PDOS)和能带结构,从物理本质上分析了两种晶面电子活性的差异。利用阳极氧化和水热处理的方法制备出(001)面暴露的TiO2纳米管阵列样品,基于130℃、100℃和70℃水热温度条件下制备的样品,制作出金属-半导体-金属(MSM)结构的紫外光电探测器D4、D5、D6。器件测试结果表明,水热温度升高,制备出的锐钛矿相Ti02的(001)晶面暴露比逐渐增加,器件的光生电流越大,探测器整体的光暗电流比增大,光电探测性能越好。基于130℃水热温度得到的紫外光电探测器D4具有极高的光暗电流比和光谱响应度。相比于未优化的TiO2纳米管的紫外光电探测器,本文基于材料形态改善和晶面优化的两种类型紫外光电探测器的各项光电探测性能均有提升,尤其是基于(001)面暴露的Ti02纳米管阵列的紫外光电探测器各项性能非常突出,该器件的研究和应用具有非常重要的意义。