近几年来,有机-无机杂化钙钛矿材料兼具有机组分和无机组分特有的优势,已经展现出良好的半导体特征,如吸光范围宽、带隙可调控和载流子迁移率高等,这使得它们迅速发展成为一类重要的新型光电功能材料。尤其以ABX3型钙钛矿（如铅碘甲胺MAPb I3）为代表的杂化钙钛矿化合物,在太阳能光伏电池、光电探测器以及发光器件等方面展现出巨大的应用潜力,因此杂化钙钛矿材料引起了国内外科学家巨大的研究兴趣。目前研究比较广泛、半导体光电性能表现突出的材料以含铅化合物为主,但是重金属铅对人类和环境都有很大的毒性,不利于材料的实际应用推广;此外,从结构稳定性的角度考虑,受结构容忍因子和离子半径等因素制约,目前能够形成ABX3型钙钛矿结构的化合物种类仍然偏少。相比而言,低维杂化钙钛矿（如二维、一维和零维等）表现出更强的结构兼容性与可设计性,为材料的结构修饰和性能调控等提供了更广阔的发展空间,有望成为发展环境友好的非铅材料体系的理想选择,对拓展和促进有机-无机杂化钙钛矿材料的基础性研究及应用均具有重要意义。鉴于此,本文将非铅低维结构的杂化钙钛矿作为主要研究对象,以光电探测功能为导向,选用N-胺丙基吗啉、环己胺、组胺、异戊胺等有机胺配体,设计合成了多例非铅的低维杂化钙钛矿化合物,对化合物的晶体结构、光学性能、半导体光电特性等进行了系统性研究。主要内容包括:（1）利用N-胺丙基吗啉和组胺两个有机铵阳离子设计合成了三个锑基、低维杂化钙钛矿化合物,分别为(C7H18N2O)3Sb4I18·H2O（1）和(C7H18N2O)Sb2I8·H2O（2）以及(C5H11N3)Sb I5（3）。其中,化合物1和2属多晶型化合物,二者不仅组成元素相同而且都是零维四核的类钙钛矿结构,但两者的空间群和结构参数完全不同。尤其是两个化合物的无机骨架差别较大,化合物1的无机骨架[Sb4I18]采用正方拓扑结构,而化合物2是扭曲的[Sb4I16]无机骨架,这种结构差别导致了它们的电子结构和光学性能的显著不同。对比两个化合物的紫外可见吸收谱,化合物1在红外区的吸收截止边大约在708 nm（Eg=1.71 e V）,而2的吸收截止边大约在578 nm（Eg=2.11 e V）。与2相比,1有更宽的光学吸收范围,以及更优异的光电响应性能。利用密度泛函理论计算（DFT）对两者的能级结构进行分析,结果表明无机骨架是影响材料电子结构和光电探测性能的主要结构因素,化合物1的无机骨架堆积形式更有利于提高光电性能,相关研究结果为探索新型无铅杂化钙钛矿材料提供了一条潜在的途径。化合物3的无机骨架属于一维链状结构,室温条件下结晶在手性空间群P212121。漫反射测试结果显示该化合物的吸收截止边大约为693 nm,光学带隙约为1.79 e V。进一步,我们还研究了该化合物的光电性能,在520 nm和637 nm激光照射下的光暗电流开关比(Iphoto/Idark)分别为30和55,结果表明该化合物展现出良好的光电探测性能。（2）利用组胺和环己胺等有机配体,合成了三个属于二维双金属钙钛矿结构的铋基化合物,分别为(C6H17N)4Bi Cu Br8·H2O（4）,(C6H17N)4Bi Cu I8·H2O（5）和(C5H11N3)2Bi Cu Br8（6）,并详细研究了它们的晶体结构、光学性能和半导体光电特性等。研究结果发现:化合物4和5都属于Ruddlesden-Popper型二维单层双钙钛矿结构,Bi X6和Cu X6两种金属卤素八面体通过共顶点方式相互连接形成无机骨架层,双层的有机胺分布在无机骨架层中间,双层有机胺分别与上下两层无机层通过N-H???X氢键连接,相邻的双层有机铵阳离子之间还存在范德华力。对比二者的吸收光谱,化合物4的吸收截止边大约在604 nm,而化合物5具有更宽的光学吸收范围,吸收截止边达到745 nm,因此化合物5具有更窄的光学带隙（1.66 e V）。两个化合物的理论计算显示无机骨架对化合物的电子结构和光学性能起决定性作用,因此进一步研究了它们的半导体性能,其中化合物4在405 nm和520 nm的光照下的光暗电流开关比分别达到了8和20,而化合物5在520 nm和637 nm的光照下的光暗电流比分别为10和33。结果表明两个化合物都具有良好的光电探测性能,揭示了层状双金属钙钛矿的研究潜能。另外,对比Ruddlesden-Popper型结构,Dion-Jacobson型层状结构中两个无机层之间只有一层的有机铵阳离子,阳离子之间没有范德华力的存在,有利于提高化合物稳定性。因此我们设计合成了一例Dion-Jacobson型二维单层双钙钛矿结构的化合物6,同样具有较好的光电探测性能,在405 nm和520 nm的光照下的光暗电流开关比达到20和25,并且它拥有比化合物4和5更好的热稳定性。这些结果表明杂化双钙钛矿化合物具有很强的结构兼容性和可调性,对应材料丰富的物理光电性能,相关结果为后续探索结构新颖的功能材料提供了有益参考。（3）以三维结构Cs2Ag Bi Br6为骨架模板“嵌入”异戊胺有机配体,我们设计合成了一例二维多层的非铅双钙钛矿化合物(C5H14N)2Ag Bi Cs Br7（7）,并且研究了它的结构特点和偏振光电探测性能。偏振光电探测作为光电探测的重要补充,有利于提高光电探测的准确度,但是偏振光电探测的实现要求化合物不同晶轴方向有不同的偏振光吸收,这就需要化合物具有结构或形态的各向异性。尽管三维Cs2Ag Bi Br6的光电性能十分优异,但是它属于高度各向同性的三维结构,因此无法实现偏振光电探测。通过这种维度降低的策略,我们将三维Cs2Ag Bi Br6降低成二维杂化双钙钛矿化合物7,使得化合物7有强烈的结构各向异性,从而拥有了实现偏振光电探测的可能。化合物7的结构属于二维量子阱结构,其中沿着a轴和b轴为无机层,而沿着c轴方向为无机层与有机层的交替排列,因此该化合物具有强烈的内在结构各向异性。这种结构各向异性能够导致一些物理性能的各向异性,包括光学吸收和电导率。理论计算发现该化合物确实具有各向异性的光学吸收,沿着无机层内的两个晶轴方向的吸收系数一致（a和b轴）,而沿着层间的轴方向的吸收系数较小（c轴）,b轴和c轴吸收系数比大约为1.9。同时三个方向的电导率也存在与吸收系数一致的各向异性特征。这些各向异性都有助于该化合物实现偏振光电探测。在405nm偏振光下,该化合物显示1.35的二向色性比,这个比值与传统的二维Ge Se材料（1.09）的二向色性比相当。此外,该化合物显示了200μs的快速光响应时间,以及良好的偏振光电测试的稳定性。这些结果显示了双钙钛矿化合物在偏振光电探测上的巨大研究潜力。