有机光电探测器（Organic Photodetectors,OPDs）因其具有波长可调、制造成本低、轻量化、与柔性器件兼容、易于加工等突出优点受到广泛关注,已成为光电探测器家族中的新成员。在应用领域,新型OPDs在便携式和可穿戴设备等领域展现出巨大的应用前景,可以与传统无机光电探测器形成优势互补。随着研究的不断深入,OPDs的部分性能指标已接近甚至超过传统的无机光电探测器,但处于微秒量级的响应速度仍然限制了OPDs的市场化进程。这也使得OPDs很难将多种优异的性能指标集成于一个器件当中,使OPDs的进一步发展受到阻碍。本文针对上述问题,从器件结构和制备工艺两个维度来展开OPDs的研究工作。我们提出一种基于级联结构的OPDs,并对级联OPDs的机理进行深入分析。在本项工作中,级联OPDs同时集成快速、低噪、宽带等优异性能,部分性能指标处于较为先进的水平。通过调节有源层厚度来同时降低器件的载流子渡越时间和电容-电阻时间常数,级联OPDs实现了146.8 ns的快响应速度。据我们所知,这是目前已报道的有机光电探测器的最好结果。同时,级联结构带来的多级势垒增强效应使器件获得7.82×10-14 A Hz-1/2的超低噪声电流。此外,级联OPD作为信号接收器被成功集成到光通信系统中,实现了可见光到近红外光数字信号的精确传输。我们相信这种级联OPDs在无线传输系统中具有广阔的应用潜力,对制作新型高性能光电探测器具有一定的指导意义。为了解决级联结构制备工艺较为复杂的问题,我们改善制备方法,利用溶液法将两个有源层直接叠加,制备出基于半级联结构的OPDs。具有互补吸收光谱的有源层有效增强了器件在300-1000 nm范围内的光吸收,使得半级联OPDs在830nm处实现0.48 A W-1的高响应度,接近于目前已报道的近红外区域响应的最好结果。此外,得益于半级联结构带来的电子传输阻隔模式,器件获得2.04×10-8 A cm-2的低暗电流。半级联器件表现出明显的性能提升,表明这种新的工艺方法和器件结构具有实际的应用价值。本文系统介绍了OPDs的性能参数、器件结构分类、工作原理等基本内容,从创新器件结构和创新制备工艺两个维度来探索和解决OPDs领域存在的问题。制备的基于级联结构的器件性能具有显著提升,并首次对级联器件的机理进行深入分析。文中所述内容是对OPDs领域进行的一次大胆创新,为未来OPDs的研究提供了新的思路。