光电探测器作为探测光信号直接转换为电信号从而获得物体信息的装置,在军事航天、环境监测、生物成像等领域都具有重要的应用前景。目前,基于Si、Ga N等无机半导体材料的光电探测器在制备工艺上十分成熟,并广泛商业化。但是近些年来,柔性、微型集成光电领域异军突起,寻找适配程度高、光电特性优良的新型半导体材料成为急于解决的问题。钙钛矿材料由于其优异的光学参数,引起了人们的广泛关注。相对于传统无机半导体材料,钙钛矿材料具备光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调节等优点,在光电领域具备潜在的应用价值。但是,限制钙钛矿材料大规模集成商业化的主要原因在于,它在自然环境下易受空气中的水蒸气及氧气影响,薄膜器件的稳定性能极差,不利于器件的长期使用性。并且,目前发展迅速的有机-无机杂化钙钛矿材料,其光电性能相对来说仍有待提高。因此,为了有效改善这些问题,本论文中引入了二维单晶钙钛矿材料,兼具二维材料和单晶材料的双重优异特性。单晶表面缺陷态少、没有晶界,相对薄膜器件具备绝佳的稳定性能;而二维材料这种天然的量子阱结构,将金属阳离子有效地束缚在两层有机离子之间,从而避免了氧化现象的出现,表现出优于三维钙钛矿材料的优异稳定性能。为了进一步改善钙钛矿材料的特性并得到器件性能上的提高,利用B位离子掺杂的方式有效调节能带结构,具体研究工作如下:首先,本论文第二章中介绍了PEA2Pb I4二维钙钛矿单晶制备的光电探测器。其中,PEA2Pb I4二维钙钛矿单晶是用成本低,操作简单安全的反溶剂气相辅助结晶法（AVC）生长得到。单晶的尺寸为毫米级别,在吸收发射光谱上具有较强的峰位,具备良好的光致发光应用前景。光电探测器的暗电流可低至10-11 A,表现出器件极低的损耗与噪声影响。响应度最高可达到24 m A/W,探测率为6.2×1012Jones。此外,相对于薄膜器件,单晶器件暴露在空气中21天后,器件的光响应电流始终维持在1×10-8 A,具备良好的稳定性及可重复性。随后,本论文第三章制备了Er掺杂二维钙钛矿单晶,对其进行特性表征发现,在扫描电镜下,晶体表面具有较少的缺陷态,在紫外光照下,晶体发出明显的绿光。掺杂后的单晶吸收光谱截止波长红移,具有更宽范围的光吸收,且光致发光光谱具有明显的窄带吸收,峰值提升了一个数量级。通过XPS表征,证明了本论文成功实现了钙钛矿单晶中Er对Pb的部分取代。继续探究不同Er3+掺杂浓度对器件的影响,发现在掺杂浓度为1%时,PL发光强度最大,对光具有更宽范围的吸收,器件表现为响应电流最大,基于此制备的光电探测器,与未掺杂器件相比,光响应电流提升48倍,响应度为0.75 A/W,外量子效率为250%,探测率达到1.5×1013 Jones。综上所述,本论文利用了AVC法生长了二维钙钛矿单晶,并且通过B位掺杂的方式实现稀土离子Er3+对Pb2+的部分取代,制备得到性能优异的光电探测器,推动了钙钛矿单晶光电探测领域未来应用方面的探索。