TiO₂禁带宽度较大,具有良好的紫外光选择性,并且物理化学性质稳定、光电性质优异以及对环境无污染,近年来在光电探测领域已成为国内外的研究热点。本论文主要对两种基于TiO₂与石墨烯的高性能光电探测器的制备与光电性能展开系统研究,主要取得以下研究结果:1)采用阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列。利用湿法转移等方法制备石墨烯/TiO₂纳米管阵列肖特基结紫外光电探测器,对该类探测器的形貌、电学特性、光电性能进行表征。当TiO₂纳米管阵列在450℃空气中退火时,器件具有更好的整流特性,反向饱和电流更小;器件对365 nm的紫外光照响应非常灵敏;随着TiO₂纳米管长度不断增大,器件性能参数先增大后减小,当管长为9.6μm时,器件表现出最优参数,响应度R=0.126 A/W,比探测率D*=3.3×1011 cm·Hz1/2·W-1,开关比为1868。2)提出了一种简单的光电探测器构筑方法。只需将石墨烯转移到金红石TiO₂单晶基片表面,随后引出电极即可构建石墨烯-TiO₂肖特基结紫外A和紫光探测器。器件具有优良的稳定性、重现性和光谱选择性,对紫外A段和紫光极为敏感,灵敏度的最高峰在410 nm处,而对于波长不到330 nm或者超过490 nm的光几乎无响应。开关比高达6.8×104。此外,该光电探测器能够探测频率高达400 Hz、波长为405 nm的快速变换光信号,且具有很好的可重复性。上升时间与下降时间分别为0.74 ms和1.18 ms,响应速度远远超出大多数其他TiO₂基光电器件。本文制备出的单层石墨烯-TiO₂纳米管阵列肖特基结紫外光电探测器以及单层石墨烯-TiO₂肖特基结紫外A和紫光探测器在未来构建高性能（高灵敏度、高开关比、高响应速度）光电探测器件及系统等领域具有很高的应用潜能。