光电探测器是一类能够将光信号转换为电信号的器件,是现代光电系统的核心元件,已被广泛地应用于成像、通信、环境监测、预警、医学等人民生产生活的各个领域。随着科技的发展,人民对光电系统提出了更高的要求,作为其中的核心组成部分,光电探测器正朝着高响应度、低能耗、快的响应速度、小型化及多功能化等方向发展。目前,以Si、Ga N、In Ga As为代表的传统无机半导体光电探测器仍占据市场主导地位。但此类材料的制备工艺复杂且造价昂贵,限制了其广泛应用。近年来,有机-无机杂化卤化物钙钛矿CH3NH3Pb X3（MAPb X3）半导体材料因其具有大的吸收系数、高的载流子扩散长度、可调的光学带隙、优异的光电特性及灵活简单的制备工艺等优势,而被广泛应用于光电探测器和X射线探测器领域。然而,由于器件结构的限制,实现多功能、高性能光电器件仍然具有挑战性。鉴于此,利用钙钛矿半导体材料优异的光电特性并设计合理的器件结构实现多功能自驱动光电探测器具有重要意义。本文依托有机无机杂化卤化物钙钛矿材料优异的光电特性与器件结构的构效关系,设计并制备了一系列多功能、高性能自驱动光电探测器,并对其性能及工作机理展开研究,具体研究内容如下:（1）首先本论文发展了一种简单的溶液工艺快速制备一系列克级MAPb X3微晶材料,以此材料为基础,设计并制备了一系列具有非对称肖特基接触的平面型光电探测器。基于电荷收集窄化机制,并通过调节卤族极性基团,实现了一系列兼具窄光谱和宽光谱探测功能的自驱动光电探测器,并系统研究该系列光电探测器的工作性能。这些探测器不仅展现了良好的光探测能力,也表现出了优异的X射线探测能力。以CH3NH3Pb I3（MAPb I3）器件为例,在未封装的条件下,在空气中保持200小时后,其光谱响应性能仍保持在初始响应度的98.14%,表现出了良好的空气稳定性。另外,在自驱动工作模式下,它对于X射线探测灵敏度高达3560μC Gyair-1 cm-2。此外,该自驱动光电探测器成功地集成到光通信系统中,作为信号接收器传输文本,高保真度的恢复传输信号。因此,器件具有显著的抗干扰能力,能够实现保密光通信效果。（2）为了解决以上钙钛矿微晶膜内部存在大量晶界,阻碍载流子传输,从而严重影响光电探测器性能的问题,本章采用生长钙钛矿单晶来抑制晶界对于器件性能的影响。通过溶液外延生长方法与空间限域法,在CH3NH3Pb Cl3（MAPb Cl3）单晶水平方向可控地外延CH3NH3Pb Br3（MAPb Br3）单晶,制备具有明确界面和高结晶质量的钙钛矿单晶异质结。通过调整生长时间实现精细控制外延层的包覆厚度。得益于单晶异质结优异的内建电场,该异质结探测器表现出明显的整流行为和自驱动情况下出色的光电探测和X射线探测性能,包括高响应度(26.8 m A W-1),快速响应时间（8/613μs）,以及高X射线探测灵敏度(868μC Gyair-1 cm-2)和较低的探测限(15.5 n Gyair s-1)。未封装的单晶异质结探测器在空气环境中放置120天后,光谱响应性能仍保持初始响应度的99%,展现优异的空气稳定性。此外,在零偏置电压下,在单像素成像系统中,该器件表现出高保真紫外光成像能力。（3）为解决传统异质结器件制备后功能固定的问题,利用简单的物理堆叠方法组装了一系列可调光谱响应的MAPb X3/Zn O可重构自驱动光电探测器,该异质结器件中的Zn O微米线和MAPb X3多晶膜可进行多次组装和拆卸,并可进一步组装成具有不同光谱响应特性的异质结光电探测器。这些器件在0 V工作电压下表现出良好的响应度(～1 m A W-1)和快速响应速度（～100μs）。此外,以Zn O/MAPb I3自驱动异质结光电探测器为代表,考察了它们的实际成像能力,实现了在红外光下的高保真成像。（4）为了克服三维钙钛矿内部离子迁移,影响材料稳定性的问题,利用降温结晶法生长了二维钙钛矿（PEA）2Pb I4单晶。通过在单晶表面蒸镀非对称金属电极Pt和Ag,构建了金属-半导体-金属（MSM）平面器件结构,实现了高性能的自驱动光电探测器。利用不同金属-钙钛矿之间的肖特基势垒,在该器件中有效地引入内建电场,使得该光电探测器在没有外接电源的情况下显示出优异的光谱响应特性,包括高光响应度(114.07 m A W-1)、快速响应速度（1.2 ms/582 ms）和高探测率(4.56×1012 Jones)。同时,该自驱动光电探测器具有出色的环境稳定性,未封装器件在空气保存84天后其光谱响应度仍可保持初始响应度的99.4%。此外,将该光电探测器作为成像系统中的传感像素,在自驱动条件下具有高保真可见光成像能力。