近年来,黑磷（BP）作为二维材料家族中独特的一员,兼具了带隙可调控（0.3-2 e V）、载流子迁移率高(1000 cm~2V-1s-1)以及开关比可观（最高10~5）等优异特性,在光电探测尤其是近红外探测领域表现出巨大的应用潜能,基于BP的光电探测器引起了广泛的研究。然而,由于BP的易氧化特性,在利用传统光刻技术制备器件的过程中极易造成表面污染,从而限制器件的电学和光电性能。因此,探索更佳的器件制备方案,有效避免缺陷引入对提高BP光电探测器的性能尤为重要。本文围绕如何优化黑磷光电探测器的性能展开了系列研究,主要研究内容和结论如下:1.研究了光刻过程中曝光量对BP光电探测器性能的影响。首先,针对光刻工艺制备的薄层黑磷器件电学迟滞较大、迁移率较低、光电响应时间较长等问题,结合光学对比度、拉曼光谱等表征手段,初步得出曝光过程会在BP中引入缺陷,这是限制性能的主要因素;然后,通过改变曝光剂量制备了一系列相同厚度的BP器件,并从迟滞、迁移率、探测率和响应时间四个方面对比了器件的电学和光电性能,结果表明,随着曝光量的增加,性能均变差,尤其当曝光量从2.47 mw增加到3.91 mw时,响应时间发生了两个量级的加长,即上升时间和下降时间分别从0.08 s和0.07 s变化为16.58 s和34 s;最后,通过对荧光光谱的解谱分析,得出了缺陷峰的强度与曝光功率之间呈线性递增关系,证实了光刻过程中的曝光会在黑磷中引入缺陷,从而影响器件性能。2.基于电极制备方式优化了BP光电探测器的性能。首先,鉴于光刻过程中曝光会严重限制BP器件性能,开发了转移电极和掩膜版直接蒸镀法制备器件的工艺。利用三种方式制备了相似厚度的BP光电探测器,研究了对BP性能的影响。通过对比发现,掩模版直接蒸镀法制备的器件性能最佳,表现出最大的平均迁移率(335 cm~2V-1s-1)和最快的响应速度（0.49 s/1.15 s）。而转移电极法和光刻法制备的器件的平均迁移率只有178 cm~2V-1s-1和130 cm~2V-1s-1,光刻器件的响应时间甚至高达2.33 s和6.15 s。其次,对转移电极和掩模版直接蒸镀方法制备的器件进行了变温测试,发现造成两类器件性能差异的主要原因是载流子输运机制的不同。其中掩膜版直接蒸镀的器件可以很好地用Arrehenius公式进行拟合,即符合热离子发射模型,计算得到势垒高度为20.2 me V,而转移电极的器件由于制备过程中长时间暴露空气,所以表面形成了氧化层,导致隧穿。最后,对性能最优的掩模版直接蒸镀器件从多个角度进行了测试,其响应度达到8.5m A·W-1,并且在各向异性测试方面表现出1.75的偏振比和0.3的各向异性比。3.基于缺陷修复优化了BP光电探测器。首先,针对BP中本征缺陷对光电性能产生的影响,探索了一种利用硝酸银溶液修饰BP缺陷并改善器件性能的方法。通过对处理前后的器件进行性能表征,发现处理后的BP器件的迟滞从85.6 V减小为29 V,根据光电导效应的拟合参数α值也从0.345提高到了0.421。其次,对比了硝酸银溶液对块体BP的修饰效果,发现处理之后性能虽然有变好,但整体提升幅度没有薄层明显,表明银离子修饰主要作用于样品表面。最后,通过X射线光电能谱（XPS）进行了修饰过程的机理分析,处理后的样品在133 e V处出现新的峰,结果表明性能的提升主要归结于P与Ag+的作用,验证了银离子对BP缺陷的修复。