二维材料因具有不同于块材的独特性质而被广泛研究。其中二维磁性半导体因同时具有磁性和半导体特性,在磁光、磁电、自旋电子学方面都有广泛应用。早期获得二维磁性半导体的方法是在非磁性半导体中掺杂磁性元素或引入空位缺陷,这种方法可控性差,难以实现大量且均匀的掺杂,从而导致材料磁性较弱、不均一、不稳定。因此急需寻找本征的二维磁性半导体材料。二维Cr I3和Cr Ge Te3的成功制备,掀起了本征二维磁性半导体材料的研究热潮。后来发现了Cr2S3、Cr Se等一系列二维本征磁性半导体,然而这些材料的居里温度通常低于室温且没有良好的化学稳定性,不利于其应用。而二维Fe2O3是一种环境友好,空气稳定且具有室温铁磁性的半导体材料,具有良好的应用前景。当前,研究者通过液相剥离制备了尺寸为6 um的α-Fe2O3纳米片,并对其进行宏观磁性研究;通过化学气相沉积技术制备了尺寸为10 um的ε-Fe2O3纳米片,并采用磁光科尔显微镜对其进行磁性研究。然而,对于二维Fe2O3材料的研究仍处于起步阶段。目前仍没有采用可批量生产的化学气相沉积技术制备大尺寸α-Fe2O3的文献报道,对于α-Fe2O3的微观磁畴及其厚度依赖性,以及半导体光电特性都没有系统研究。基于此,本文主要进行了以下研究:（1）二维Fe2O3材料的制备研究。采用化学气相沉积技术,在常压条件下,通过控制单一变量法在氟晶云母上合成出超薄Fe2O3纳米片,样品尺寸大于15 um,厚度最薄可达4 nm。对应的最优生长工艺为:反应源质量0.10 g,温度770℃,氩气流量60 sccm,保温时间30 min。通过一系列的形貌和结构表征,发现合成的纳米片主要为α-Fe2O3,也有少量的纳米片为ε-Fe2O3,且纳米片中的Fe和O元素均匀分布。测试结果显示合成的二维α-Fe2O3半导体的禁带宽度为1.8 e V,功函数为4.56 e V。（2）二维Fe2O3材料的磁性研究。利用SQUID对样品进行M-H和M-T测试,结果证实其具有室温铁磁性。利用磁力显微镜系统研究了α-Fe2O3纳米片的微观磁性。α-Fe2O3纳米片的磁畴呈迷宫畴,且随着厚度增加,样品的磁畴信号变强,当厚度达到100 nm以上,磁畴信号变弱甚至消失。而ε-Fe2O3纳米片的磁畴信号表现出单畴特性。（3）二维α-Fe2O3基平面器件的性能研究。将Fe2O3转移到Si O2/Si衬底上,制备Au/Cr/Fe2O3/Si O2/Si两端平面器件,并利用自搭建的多功能低温探针测试系统对其进行光电性能测试。结果表明,光源波长越短,功率密度越大,电流增幅越大,这是由于光生载流子增多导致的。在加光后撤掉光源,电流并不会下降到加光之前的数值,即器件具有非易失的光电导特性,这是由于仍有部分光生载流子保留。此外,我们对器件进行光电抗疲劳特性,经过大于90个循环的测试后器件仍保持良好的光电性能。这些特性在突触模拟和存算一体功能方面具有潜在应用。