石墨烯是一种二维碳材料,由于其优异的性能,引起了巨大的研究热潮。垂直石墨烯由具有垂直形态的石墨烯纳米片组成,其不仅具有与平面石墨烯相似的优异物理特性,并且由于垂直的结构,使得其具有更大的比表面积,以及更强的光吸收能力。在探测器领域,垂直石墨烯凭借其优异的光学和电学性能具有巨大的应用前景。本文从实际应用领域出发,选择与半导体工艺基本兼容的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在硅基衬底上制备垂直石墨烯,并进行了其在光电探测器和热电探测器等应用领域的研究。本论文是在国家重点研发计划(No:2018YFA0209000)的支持下完成的,主要的研究内容如下:(1)使用等离子体化学气相沉积的方法直接生长垂直石墨烯,确定了生长时间,生长温度,气体比例,气体压强以及等离子体参数等,通过Raman和SEM的方式对垂直石墨烯进行表征,确定最优的生长条件以及与器件相兼容的生长条件,测试了不同生长时间下垂直石墨烯的光吸收能力。(2)设计并制备垂直石墨烯/硅肖特基结阵列型光电探测器,能够实现从可见光到红外光的宽波段探测,而且整个器件的工艺与硅CMOS工艺相兼容。测试了器件的关键参数,如I-V特性,比探测率,响应时间等,并通过拟合计算得出器件的响应度,势垒高度以及理想因子等参数。(3)研究了垂直石墨烯相关的热电探测器,首次将垂直石墨烯分别与金属热电堆以及重掺硅相结合,设计并构造了两种热电探测器,分析了热电器件的响应机制,并测试了器件的响应特性。