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低维材料的发展促进了基于新型纳米结构的电子与光电子器件的研究。准一维结构的半导体因其一维的载流子输运通道、较大的表面积-体积比和亚波长的直径尺寸而展现出独特的电学和光学性质,为高增益、高带宽、偏振敏感、宽波段响应的高性能光电探测提供了可能。然而,受高暗电流和弱光耦合的影响,目前准一维结构光子型探测器的性能依然偏低。尤其是,红外波段的光电探测性能还有很大提升空间。基于此,论文开展了基于砷化铟纳米线、硫化镉纳米线、硒（硫）化锡纳米线和单壁碳纳米管等多种准一维结构的半导体光电探测器的研究,探测器的响应波段覆盖了从紫外、可见到中红外。本工作不但详细地阐释了上述准一维结构探测器中的光电流产生机制,还采用了多种方法进一步优化了探测器的性能。具体如下:1.分别制备了由化学气相沉积（CVD）方法生长的单根n型CdS纳米线和单根p型SnX（X=Se,S）纳米线背栅场效应晶体管,测得相应的光增益分别高达105和104。模拟了纳米线的光吸收特性并建立了紫外显微光电流谱表征方法,证实了该光增益主要来源于由纳米线的表面电荷和缺陷引起的光电流增益。进一步以铁电聚合物P（VDF-TrFE）为栅极介质层制备了侧栅结构的单根CdS纳米线晶体管,引入强铁电局域场,大幅抑制了探测器的暗电流（<1pA）,并且暗电流在无需外加栅压的条件下可长时间保持。最终探测器的噪声电流功率为4.6×10-28 A2,紫外光电流增益约105,实现了高信噪比。2.制备了基于单根InAs纳米线的光电探测器并研究了器件的光响应特性和负光电导的产生机制。通过排除气体分子吸附的影响和控制温度变量,证实了纳米线的表面缺陷能级可俘获光生热电子导致负光电导,而被俘获的电子重新回到导带需要热辅助作用。基于该机理认识,提出了一种新型基于可见光辅助的红外探测手段并验证了可行性——低温下,可见光激发将导致持续负光电导,而该持续负光电导对应的电流可作为探测器的暗电流实现进一步的红外光电探测。基于可见光辅助的单根InAs纳米线探测器不但将探测波段从已报道的可见—近红外（1.55mm）拓展至可见—中红外（3.1mm）,还将器件的响应时间从毫秒量级缩短至100ms以内,实现了探测率峰值高于1×1012 cm Hz1/2 W-1。3.分别制备了以金属Cr和Pd为对称电极的单壁碳纳米管薄膜场效应晶体管并用扫描光电流谱表征了光电流的产生。以Cr为对称电极时,光电流仅局域在电极边缘且正负极两端光电流符号相反。通过制备单壁碳纳米管/石墨炔复合结构,实现了全局的光电流响应,响应率约0.4mA/W。以Pd为对称电极时,光电流均匀产生于碳纳米管沟道,实现了近红外785 nm约2 A/W的响应率且响应速度快于10ms。针对2mm单波长响应弱的问题,进一步制备了以Pd为对称电极的单壁碳纳米管/PbS量子点复合结构,实现了2mm的单波长响应率为39 mA/W。研究表明,金属电极的功函数远离单壁碳纳米管的禁带中央,将更有利于光电流的收集。