黑磷由于具有独特的各向异性的二维层状结构,在电子和光电子领域展现出了优良的应用潜力。本论文主要针对黑磷基光电探测器开展了系统性的研究工作,主要包括:研究了黑磷的本征光电特性;并基于局域等离子体增强研制了黑磷/金属纳米结构偏振光电探测器;利用黑磷/二硫化钼异质结在能带结构上的优势,实现了高性能光电探测器的制备。本论文对这系列的黑磷基光电探测器的光响应强度、偏振光敏感性、以及光响应时间在常温下进行系统性测量并分析,主要成果归纳如下:(1)黑磷具是一种良好的二维光电半导体材料,加之其各向异性的微观结构,因而对偏振光具有一定的敏感性。因此,本文研究了以黑磷作为沟道层的光电探测器,详细研究了其在不同功率、不同角度偏振光照射下的光电特性。研究发现,器件的最大光响应度约为22 A·W-1;在90°入射光照射下,其光电流为165 nA,是0°入射光响应电流的两倍;在457 nm波长入射光照射下的光响应时间为1.6ms。(2)采用电子束曝光技术,实现了黑磷与不同金属纳米结构的异质集成,利用金属纳米结构的局域等离子体增强作用产生的热电子实现光电探测器性能的增强,调制黑磷光电探测器的偏振光敏感性。实验表明宽×间隔=200 nm×300 nm,厚度为20 nm的金纳米阵列对400 nm到500 nm波长的光的反射率最低。基于此结论,我们制备出黑磷/金纳米阵列的黑磷光探测器。在457 nm波长入射光照射下,该光探测器对不同角度偏振光的响应明显增大,最大角度的响应是最小角度的光响应电流的7倍;光响应时间为1.6ms。(3)采用物理转移的方法,研制出p型黑磷/n型二硫化钼异质结光电探测器。黑磷/二硫化钼pn结光电探测器,当异质结施加反偏电压,光生电流是暗电流的11.5倍,能够实现对光强度为100 mW的微弱光信号进行探测;当异质结施加正偏电压,最大光响应电流达到了 9.89 μA,光响应度达到了 30.9 A·W-1。这一研究结果表明黑磷/二硫化钼pn结光电探测器,既可以在实现对微弱光信号的探测,又能够满足高光响应度的要求。