光电探测器在成像、通信、医疗、环境监测、生物传感等领域具有重要的应用，近年来备受研究人员的关注。采用铁电薄膜材料作为光吸收层，利用铁电极化场驱动载流子定向运动，可以大幅度简化探测器的器件结构，降低探测器的制备成本。本文采用溶胶?凝胶方法在掺氟二氧化锡（FTO）衬底上制备了PbZr_0.52Ti_0.48O₃（PZT）铁电薄膜，并在此基础上获得了高效的自驱动紫外光探测结果。形貌、结构、电学、铁电特性测试结果显示PZT铁电薄膜表面平整、致密、缺陷浓度低、铁电特性优异（室温下，剩余极化为2Pr = 35.2 μC/cm²，矫顽电场为 ~ 10⁵ V/cm量级）。进一步构建了性能优异的Au/PZT/FTO结构自驱动光电探测器。在0 V偏压下，探测器的光响应度和比探测率分别为0.072 A/W和4.35 × 10¹¹ Jones，光探测性能优于已报道的同类型器件的结果。本文研究结果证实了PZT铁电薄膜基自驱动紫外光电探测器的优越性，并为将来研制器件结构简单、性能优异的自驱动光电探测器提供了一定的借鉴。

采用金属有机化学气相沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长氧化镓薄膜，再通过光刻、剥离、电子束蒸镀技术在氧化镓薄膜的表面制作非对称叉指电极，其中Pt/Au作为肖特基电极，Ti/Al/Ni/Au作为欧姆电极；为实现良好的欧姆接触，提升界面载流子的注入效率，对沉积Ti/Al/Ni/Au后的样品进行退火处理。相关结果表明，该Pt/β?Ga₂O₃肖特基光电二极管具有良好的深紫外探测水平。在-5 V偏压下，响应度和外量子效率分别为3.4 A/W和1.66×10³%。探测器的探测度高达10¹³ Jones，表明其具有优异的弱信号探测能力。同时，响应度和外量子效率整体都随着光强增大而减小，这是由于较高的光生载流子浓度提高了电子?空穴对的复合机率。在自驱动模式下，该Pt/β?Ga₂O₃肖特基光电二极管展现出较快的响应速度，响应度为2.69 mA/W。此外，探测器在-100 V和+100 V的高压下仍然能够稳定运行，说明该探测器具有较好的耐高压稳定性。

为了提升自驱动关节臂坐标测量机（后简称为测量机）的测量精度与测量效率，针对其在线测量轨迹优化问题，提出一种基于粒子群算法的轨迹优化方法。首先，基于MDH参数法建立测量机正运动学模型，并利用S形加减法和匀速直线插补法进行混合轨迹规划。其次，以运行时间和运动平稳性为优化目标，利用粒子群算法进行轨迹优化。最后，在MATLAB、ADAMS环境下建立测量机模型进行标准球测量仿真分析，并基于搭建的测量机样机开展标准球测量实验。研究结果表明：采用基于粒子群算法对混合轨迹规划进行优化的方法能够保证测量机在工作时运行平稳，标准球测量时间由62.91 s减至57.35 s，标准球测量半径误差由0.057 1 mm降至0.042 3 mm。证实该轨迹优化方法能够有效降低测头振动，提高测量机在线测量精度和测量效率。

自驱动光电探测器能够满足现代光电器件对节能和轻质的需求，但复杂的工艺和较高的成本限制了其进一步发展。本文采用旋涂法将硒微米管（Se‐MT）和聚噻吩（PEDOT）制备成Se‐MT/PEDOT异质结，其器件在350~700 nm波长下具有良好的光响应，无偏置电压下的响应度为8 mA/W（500 nm）。为了提高器件的光响应度，利用银纳米线（Ag‐NW）修饰异质结制备Se‐MT/PEDOT/Ag-NW，增强异质结在紫外‐可见光区的光吸收并提高器件的光电性能。与Se‐MT/PEDOT器件对比，Se‐MT/PEDOT/Ag‐NW器件在350~700 nm波长下的光电流数值整体上升，特别是在0 V偏压500 nm光照下，器件的响应度提升至65 mA/W（增强800%），开关比增强400%达到552，上升和下降时间明显下降至15 ms和28 ms。这一结果表明Ag‐NW改性有机/无机异质结的方法可以应用于高性能光电探测器的制备。

基于碳纳米材料/体半导体范德华（vdW）异质结的光电器件可以同时实现碳纳米材料的超高载流子迁移率以及体半导体的优异光电性能，且具有结构简单、工艺简便、易于调控界面等优点。尤其是通过调控单壁碳纳米管（SWCNT）的直径/手性、费米能级等可以与体半导体形成能带匹配、具有原子级界面的新型混合维度vdW异质结。本文报道了一种基于（6，5）手性为主的SWCNT薄膜与n型GaAs所形成的pn结的宽光谱自驱动光电探测器，并利用石墨烯降低SWCNT薄膜内载流子的复合几率和促进载流子传输。实验结果表明，器件对405~1064 nm波段光子表现出高灵敏的光电响应，零偏压条件下最大光电响应度和比探测率分别可达1.214 A/W和2×10¹² Jones。

金属-二维材料-金属是最常见的二维材料光探测器件的结构。由于结构简单、易于集成，该类器件受到最广泛的关注和研究。其自驱动光探测的模式具有很低的暗电流，有望成为高性能红外探测的新途径。然而金属-二维材料-金属的自驱动光探测存在两个瓶颈问题：（1）反对称的金属-二维材料结区引起的泛光照射下光响应的抵消；（2）二维材料有限光吸收导致的低响应率。文中介绍了利用等离激元纳米结构的非对称集成引入非对称的光耦合，从而打破泛光照射下二维材料与两端电极接触区域产生的光电流的对称性，实现净的自驱动光响应；同时利用等离激元纳米结构产生的局域强光场提高二维材料光吸收率和光响应率的一系列研究进展。在石墨烯等离激元纳米谐振腔复合结构中，实现两个电极附近的光响应对比度超过100倍，突破了对称光耦合导致的光响应抵消的难题。由于具有将入射光耦合成局域模式的优越能力，等离激元纳米谐振腔比亚波长金属光栅更有效地提高石墨烯响应率一个数量级以上。