PbSe作为一种具有直接带隙的窄禁带半导体,在红外探测方面具有重要价值。但是,PbSe薄膜的载流子迁移率偏低,其光电性能因载流子复合作用受到严重影响,虽然,可以通过敏化处理在一定程度上改善其光电性能,但仍然具有很大的局限性。近年来,继石墨烯之后,以MoSe₂为代表的二维硫族化合物半导体受到人们的普遍关注。虽然,MoSe₂和PbSe具有不同的晶体结构,且其晶格常数也存在较大差异,但由于MoSe₂的层间范德华力结合特点,在MoSe₂表面有可能外延生长出高质量的PbSe薄膜,并研制基于PbSe/MoSe₂异质结的光敏二极管,为PbSe薄膜的红外探测应用探索出新的技术路线,为此,本论文开展了以下研究工作:首先,本文采用分子束外延技术制备出了PbSe薄膜,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及X射线光电子能谱（XPS）对所生长PbSe薄膜进行了表征分析。表征结果显示:所生长薄膜为单一（100）取向,薄膜具有较高的结晶质量。在此基础上,论文进一步研究了敏化处理对所生长PbSe薄膜光电响应特性的影响,研究结果显示:采用未经敏化处理的PbSe薄膜所制备光电探测器具有更大的暗电流和光电流,对1300 nm短波红外光的响应度和探测率分别为53 mA/W和1.7×10⁹ Jones,敏化处理导致器件光电流和暗电流均有所减小,但光暗电流比更高,对1300 nm短波红外光的响应度和探测率分别为36 mA/W和3.3×10⁹ Jones,虽然,光响应度有所下降,但探测率提高了2倍。其次,论文开展了MoSe₂薄膜的分子束外延生长研究,采用拉曼光谱（Raman）、XPS及SEM表征了所生长MoSe₂薄膜。表征结果显示:当基片温度为700℃、Se源蒸发温度为160℃时,所制备MoSe₂薄膜质量较好,为少层二维材料,并具有优异的光电性能。在PbSe及MoSe₂薄膜生长研究基础上,论文采用优化的生长条件,先在SiO₂/Si基片表面生长出高质量的MoSe₂薄膜,再原位生长PbSe薄膜,制备出了PbSe/MoSe₂异质结材料,并研制出了基于PbSe/MoSe₂异质结的光电二极管。经性能测试显示:该二极管具有良好的整流效应和优异的光电性能。在1300 nm近红外光源的照射下,该光敏二极管在零偏压下就可产生明显的光电流,从而验证了PbSe/MoSe₂异质结界面的光生载流子分离效应,且在零偏压和-5 V偏压作用下,该二极管的探测率分别为1.6×10¹⁰ Jones和1.1×10¹¹ Jones,与采用经敏化处理的PbSe薄膜研制的光电导探测器相比,提高了33倍多,从而为PbSe薄膜的红外探测应用提供了另外一条技术路线。为了比较,本论文还探索了PbSe/MoSe₂异质结光敏二极管的构造方式,为此,论文先在SiO₂/Si基片表面沉积PbSe薄膜,再在PbSe薄膜表面沉积MoSe₂薄膜,构造出了MoSe₂/PbSe异质结,并研制了异质结光敏二极管。测试结果表明:在1300 nm近红外光源的照射下,在零偏压和-5 V偏压作用下,该光敏二极管的探测率分别为3.8×10⁹ Jones和5.2×10⁹ Jones。与PbSe/MoSe₂异质结光敏二极管相比,器件综合性能大幅度降低,这应该与在SiO₂/Si基片表面所生长PbSe和MoSe₂薄膜的外延质量有关,因此,研究结果对于PbSe/MoSe₂异质结光敏二极管的性能优化指明了方向。