后摩尔时代需要更小,速度更快的晶体管,也需要更多功能的器件,例如射频和光电器件。对于射频晶体管,不断提高其截至频率是一直以来追求的目标;光电器件需要不断提高其探测性能,才能够应用于更加精密的探测场合。二维材料电子器件是一种非常有望突破摩尔定律极限的新型半导体器件,但当前基于二维材料的半导体器件进行大面积的制备非常困难,难以与主流的半导体工艺进行集成。可以进行大面积器件构筑的工艺是二维材料走向实际应用的基础,本论文利用基于锗上石墨烯衬底制备了大面积的硅/石墨烯/锗电子发射晶体管以及石墨烯插层的锗肖特基结光电探测器。利用锗上石墨烯衬底制备了大面积的硅/石墨烯/锗电子发射晶体管,并对器件性能进行了研究,此器件在不同的外加偏压条件下,可以工作在两种不同的工作模式下,当其工作在热电子发射晶体管工作模式下,器件的共基极电流增益可以达到30%,与之前已经报道的用CVD生长再转移得到的石墨烯进行制备的硅/石墨烯/锗晶体管性能相比,提高了 30倍。当其工作在电荷发射晶体管工作模式下,由于石墨烯的量子电容效应,器件的共射极电流增益可以达到大约1000。本论文系统研究了硅/石墨烯/锗晶体管的制备以及其性能特点,为石墨烯晶体管在高频器件领域发展提供了新的思路。另一方面,金属/锗肖特基结光电探测器由于锗的带隙很小以及金属与锗之间的费米能级钉扎效应使得金属/锗的势垒高度过低,导致金属/锗光电探测器具有很大的暗电流,灵敏度和信噪比很低。本论文中使用锗上石墨烯（Gr-on-Ge）衬底,在锗与金属之间插入石墨烯用以减弱费米能级钉扎效应,并制备了金/石墨烯/锗光电探测器。石墨烯插入层使得肖特基结势垒高度得到明显提高,从而暗电流下降至1.6 mA/cm2,光电探测器的响应度达到1.82 A/W,这些结果是目前报道的金属/锗肖特基结光电探测器的最佳性能之一,此性能优异的金/石墨烯/锗光电探测器有望在光通信领域发挥其作用。这些工作为实现高性能射频器件与光电探测器提供了新的思路,并为实现大面积与半导体工艺集成的二维材料器件制备提供了新的方法。