近年来，杂化钙钛矿半导体材料由于其带隙可调、吸收系数高、载流子迁移率高、成本低廉等诸多优点，在光电器件领域备受青睐，如太阳能电池、电致发光器件、光电探测器等。其中，钙钛矿单晶薄膜因其无晶界、杂质和缺陷含量低等特点，展现出更为优异的光学、电学特性，成为制备高性能光电器件的理想材料体系。然而，钙钛矿单晶薄膜常采用空间限域法直接生长在空穴传输层上，不可避免地将导致界面缺陷和载流子层间输运等问题，严重制约了钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能。为此，本文通过引入模板剥离法工艺技术，在钙钛矿单晶薄膜两侧分别蒸镀功能层材料，制备了结构为Cu/BCP/C₆₀/MAPbBr₃/MoO₃/Ag的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。基于模板剥离法，两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密，将有效改善载流子的注入和传输；同时，优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。改进后器件的开关比高达3.1 × 10³，响应度可达7.15 A/W，探测率为5.39 × 10¹² Jones，外量子效率达到1794%。该工作为进一步改善和提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的探测性能提供了一种可行性技术方案。

透明硬脆材料由于其优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性以及光电性能，广泛应用于半导体与电子领域。传统透明硬脆材料切片方法效率低、材料损耗大，制约了硬脆材料的推广应用。激光剥离技术是近年来新兴的一种透明硬脆材料切片新方法，较传统金刚线切割方法大幅提升硬脆材料的切片效率和材料利用率，目前已发展成为硬脆材料激光加工领域学术研究与产业应用的焦点。文中深入分析透明硬脆材料激光剥离物理过程，归纳激光剥离过程关键科学问题：透明硬脆材料对激光的非线性吸收、激光作用下材料内部微观结构演化与缺陷扩展规律，以及激光光场调控对材料改质影响机制等。基于这些科学问题，综述了近年来激光剥离不同类型透明硬脆材料的研究进展，目前用于激光剥离的材料已涵盖了SiC、Si、GaN、金刚石等半导体材料，蓝宝石、多晶Al₂O₃、氧化锆等陶瓷材料，激光剥离技术已发展出超快激光双脉冲诱导剥离、超快激光-化学辅助剥离、多激光复合剥离等。激光剥离物理过程是一个典型的激光-材料-热学-力学多学科交叉问题，尽管在实验结果方面获得了显著突破和迅猛发展，但目前对于工艺机理仍缺乏深入的理论与数值建模研究。未来透明硬脆材料激光剥离技术将会朝着百微米以下超薄厚度剥离、改质层低损伤、工艺自适应等方向发展，将为半导体与电子等领域快速发展提供更大的技术支撑。

过渡金属硫属化合物(TMCs)因其独特的电子结构和优异的光电性能，被广泛应用于催化、光电器件和生物成像等领域。硫化亚铁量子点(FeS QDs)作为一种TMCs纳米材料，由于较窄的禁带宽度而表现出优异的近红外特性，在红外探测器方面具有潜在价值。文中采用液相超声剥离法制备了FeS QDs，再利用共混法制备得到FeS QDs/PVA纳米复合薄膜，并对FeS QDs进行了形貌和结构的表征，测试了FeS QDs和FeS QDs/PVA纳米复合薄膜的光学性质。结果表明： FeS QDs分散性良好，没有出现团聚现象，平均粒径约8.1 nm，平均高度8.7 nm，呈球形，通过计算得到FeS QDs的直接带隙约为0.23 eV；FeS QDs及其PVA纳米复合薄膜在红外波段均具有明显的吸收和发光特性；随着激发波长增加，复合薄膜的峰位发生红移，表现出Stokes位移效应和激发波长依赖性。FeS QDs/PVA纳米复合薄膜所展示的优异红外吸收和发光特性，表明其在红外探测、生物医学、光电器件等研究领域中具有重要的应用潜力，有望成为一种新型红外光电材料。

过渡金属硫属化合物(TMCs)由于具有优异的光学、电学及光电等特性，被广泛应用于光催化、太阳电池、激光器等领域。作为一类典型的TMCs材料，硫化钴量子点(CoS QDs)因禁带宽度较窄而具有优异的近红外吸收特性，有望用于红外技术领域。文中采用液相超声剥离法制备了CoS QDs，再用共混法制备得到CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜，并对它们的光学性质进行了研究，结果表明：CoS QDs的平均尺寸约为5 nm，大小均匀，呈球形；CoS QDs 与CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜在红外波段均存在明显的吸收和发光特性，且复合薄膜的红外吸收特性优于CoS QDs薄膜；随着激发光波长的增加，纳米复合薄膜的光致发光(PL)峰出现了红移，表现出明显的Stokes位移效应和激发波长依赖性。CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜优异的红外吸收和发光特性，表明其在红外探测、荧光成像、纳米光子器件等研究领域中具有重要的潜在应用价值，有望成为一种新型红外探测材料。

二十一世纪以来, 以氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为代表的第三代宽禁带(E_g>2.3 eV)半导体材料正成为半导体产业发展的核心支撑材料。由于GaN与ZnO单晶生长难度较大, 成本较高, 常采用外延技术在衬底材料上生长薄膜, 因此寻找理想的衬底材料成为发展的关键。相比于传统的蓝宝石、6H-SiC、GaAs等衬底材料, 铝镁酸钪(ScAlMgO₄)晶体作为一种新型自剥离衬底材料, 因其与GaN、ZnO具有较小的晶格失配(失配率分别为~1.4%和~0.09%)以及合适的热膨胀系数而备受关注。本文从ScAlMgO₄晶体的结构出发, 详细介绍了其独特的三角双锥配位体结构与自然超晶格结构, 这是其热学性质与电学性质的结构基础。此外, ScAlMgO₄晶体沿着c轴的层状结构使其具有自剥离特性, 大大降低了生产成本, 在制备自支撑GaN薄膜方面具有良好的市场应用前景。然而ScAlMgO₄原料合成难度较大, 晶体生长方法单一, 主要为提拉法, 且与日本存在较大的差距, 亟需开发新的高质量、大尺寸ScAlMgO₄晶体的生长方法来打破技术壁垒。