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有机-无机杂化钙钛矿材料优异的光电性能使其被广泛应用于太阳能电池、激光、发光二极管以及光电探测器等领域。基于钙钛矿材料的光电探测器,目前可探测的波长范围已经从紫外光、可见光、近红外光拓展到了X射线区域,并且器件的性能还在不断地提高。尽管基于钙钛矿材料的光电子器件取得了如此大的成就,但是钙钛矿材料本身的一些基础物理问题还没有被系统地研究。此外,钙钛矿材料在潮湿的环境中的不稳定性一直以来严重制约着其在光电子领域的发展和实际应用。针对以上问题,本论文围绕二维Ruddlesden-Popper型（C6H5CH2CH2NH3,PEA）2（MA）n-1PbnBr3n+1钙钛矿晶体的物理性质及其在光电探测器中的应用进行了系统的研究,主要内容包括以下三个部分:1.利用反溶剂蒸发辅助法制备了具有天然量子阱结构的二维（PEA）2Pb Br4钙钛矿微晶,研究了不同层数的钙钛矿材料的激子发光特性;并进一步研究了单线态激子和三线态激子分别与声学声子和光学声子的耦合。（1）研究了（PEA）2Pb Br4微晶的形貌和光学性质。在多层（PEA）2Pb Br4钙钛矿中发现了强的、超窄线宽的三线态激子发射,最窄线宽可达839μe V。随着层数的减小,三线态激子发光强度减弱;当钙钛矿为单层时,已经探测不到三线态激子的发光。由于晶格膨胀,单线态激子的发射峰随着层数的减小而蓝移,而三线态激子的发射峰则不受层数的影响。（2）研究了单线态和三线态激子与声子的耦合,发现不论是单线态激子还是三线态激子,它们与纵向声学（LA）声子的耦合强度几乎都小于0.1。而这两种激子与纵向光学（LO）声子的耦合强度要比与LA声子的耦合强度强很多,可达几十或者上百毫电子伏（me V）。并且三线态激子与LO声子的耦合强度比单线态激子与LO声子的耦合强度强两到三倍,而LO声子的能量几乎相同,约为21 me V。两种激子与LO声子的耦合强度存在巨大差异,这可能是由于单线态激子和三线态激子在具有量子阱结构的（PEA）2Pb Br4钙钛矿中存在的具体位置不同而导致的,单线态激子存在于势阱中,受到较强的量子限域效应以及介电约束效应,致使其激子结合能可达上百me V,从而抑制了其与LO声子的相互作用,因此单线态激子与LO声子的耦合强度比三线态激子与LO声子的耦合强度弱。2.二维钙钛矿材料的激子结合能大,不利于激子的分离,但其湿度稳定性高;而三维钙钛矿材料的激子结合能小,激子容易分离,但在潮湿环境下不稳定。基于此,在选择钙钛矿材料用于光电探测器时需要综合考虑材料的结合能及其湿度稳定性。因此,我们分别制备了基于二维（PEA）2Pb Br4和三维MAPb Br3钙钛矿微晶的横向光电导型光电探测器,研究了这两种器件的性能、工作机理及稳定性。（1）二维（PEA）2Pb Br4微晶光电探测器具有较小的暗电流,当电压为15 V时,暗电流低至7.2×10-11 A;当电压为15 V,光强为2.47 n W cm-2时,器件的响应度、增益以及归一化探测率分别为5.70 A W-1、17.43和3.50×1013 Jones。放置在湿度为60%的环境下八天后,其响应度、增益以及归一化探测率分别变为11.22 A W-1、34.33和5.09×1013 Jones,表明器件的性能几乎没有降低,这得益于二维（PEA）2Pb Br4钙钛矿中的长链有机阳离子PAE+,它较强的疏水性在一定程度上增加了钙钛矿的湿度稳定性。（2）三维MAPb Br3钙钛矿微晶光电探测器。当电压为15 V时,暗电流为8.2×10-7 A,当光强为158.60μW cm-2时,电流为1.6×10-4 A,开关比为195;在15 V的电压和7.51 n W cm-2的光强下,器件的响应度、增益以及归一化探测率分别为1.40×106 A W-1、3.34×106、4.92×1016 Jones。放置在湿度为60%的环境下八天后,在相同条件下,器件的开关比变为8。而光强为7.51 n W cm-2时,已经没有了光响应。只有当光强增加到206.78 n W cm-2时器件才具有光响应,相应的响应度、增益以及归一化探测率分别为2.65 A W-1、6.31、3.09×1012 Jones。证明三维MAPb Br3钙钛矿具有相对较好的光电性能,但是稳定性有待提高。3.为了充分利用二维和三维钙钛矿的各自优势,利用反溶剂蒸发辅助法分别制备了（PEA）2（MA）2Pb3Br10和（PEA）2（MA）4Pb5Br16钙钛矿微晶,证明了这两种晶体是包含二维、单相准二维以及三维钙钛矿的混合维度的微米晶体。制备了基于这两种混合维度微晶的横向光电导型光电探测器,研究了其性能及稳定性。（1）（PEA）2（MA）2Pb3Br10钙钛矿微晶光电探测器。当电压为15 V时,暗电流为1.9×10-10 A。当电压为15 V,光强为2.47 n W cm-2时,器件的响应度、增益以及归一化探测率分别为351.78 A W-1、1.16×103、2.56×1014 Jones。放置在湿度为60%的环境下八天后,在相同条件下,暗电流为1.2×10-10 A;响应度、增益以及归一化探测率分别变为620.81 A W-1、1.90×103、5.74×1014 Jones,器件性能并没有下降。（2）（PEA）2（MA）4Pb5Br16钙钛矿微晶光电探测器。当电压为15 V时,器件的暗电流为9.4×10-11 A;当光强为210.25μW cm-2时,电流增加到1.2×10-8 A;开关比为126。当电压和光强分别为15 V和2.47 n W cm-2时,响应度、增益以及归一化探测率分别为182.63 A W-1、5.58×102、2.51×1014 Jones。放置在湿度为60%的环境下八天后,在相同条件下,器件开关比变为43;响应度、增益以及归一化探测率分别变为364.34 A W-1、1.11×103、4.21×1014 Jones,器件性能没有下降。因此,混合维度的钙钛矿微晶在一定程度上保留了二维和准二维钙钛矿较好的湿度稳定性,又在一定程度上保留了准二维和三维钙钛矿的较好的光电性能。本论文提供了对二维层状杂化钙钛矿中激子-声子相互作用的基本认识,这对于该材料在光电子器件上的应用具有重要指导意义。同时为发展高效稳定的光电探测器提供了一条新思路。本论文共包括图61幅,表6个,参考文献262篇。