近年来,石墨烯及其他相关二维层状材料由于超薄的原子级厚度、表面平滑无悬挂键且层间通过范德华力相互作用等优异的特性被认为是构筑新型高性能光电子器件的理想材料。二维材料彼此之间可以很自由地通过面内拼接或面外堆叠的方式构筑成异质结构,形成原子级平整的界面,实现多种材料功能的同时也展现出很多单一材料不存在的性能。对于异质结器件而言,良好的界面是保证其性能的关键因素,性能的调控是拓展其功能的主要手段,尤其是二维硫族化合物（TMDCs）的带隙与层数、缺陷等有着较强的依赖关系,能带结构易被调节,比较容易实现多样化的功能。本论文通过干法转移技术构筑了Ga Te/Mo S2范德华异质结,并通过氧气、氨气等离子体处理的方式对Mo S2进行了缺陷修复和掺杂,实现了异质结光电探测器性能的提升。论文主要研究内容如下:1.研究了氧等离子体对Mo S2光电探测器性能的影响。首先,针对本征薄层Mo S2光电探测器响应速度慢（上升时间6.42 s,下降时间18.7 s）的问题,结合拉曼、荧光等表征手段,得出样品制备过程中引入的空位缺陷的限制光电响应速度的主要因素;然后,利用温和氧气等离子体对Mo S2进行了处理,发现只有当Mo S2的荧光增强时,响应速度才会加快,最优条件下实现了荧光30倍的增强,同时响应速度加快了两个量级（上升时间0.2 s,下降时间0.15 s）,结合前期报道,初步认为响应时间的提升是由于等离子体处理过程中硫空位缺陷得到了修复;最后,通过能带理论分析,得出了深能级缺陷态的存在会使Mo S2中电子空穴对的复合和分离速度变慢,证实了硫空位的修复提升了响应速度。2.构筑了Ga Te/Mo S2异质结,加快了响应速度并拓宽了探测范围。首先,研究了单斜相（m）和六方相（h）Ga Te的光学性能,发现两种晶体结构之间可以通过激光灼烧进行转变,同时m-Ga Te存在四轴对称的各向异性;然后,运用干法转移技术制备了Ga Te/Mo S2异质结光电探测器,响应速度达到了20 ms的级别,探测波长拓宽至近红外区域（940 nm）,主要是由于Ga Te/Mo S2P-N异质结界面处存在内建电场,同时II型能带对准结构为层间激子激发提供了平台。最后,利用NH3等离子体对Mo S2进行了n型掺杂,使得异质结的整流比从45提升至570,不同激光波长下的响应度也有明显提高,其中637 nm提升了约10倍,940 nm只提升了4.45倍。3.探究了Ga Te/Mo S2异质结在偏振探测器与互补金属氧化物半导体（CMOS）反相器的实际应用。由于Ga Te具有各向异性,所以作异质结的光吸收层时,Ga Te/Mo S2异质结可以用作自驱动偏振探测器。首先,研究了Ga Te厚度对异质结偏振探测器的影响,发现只有用厚层Ga Te做成的异质结,光电流才表现出偏振特性,且在可见光范围内的偏振效果比近红外更优异,在零偏压下各向异性比达到0.46。然后,基于Ga Te/Mo S2异质结构设计了逻辑器件,实现了反相功能,通过改变输入电压得到Ga Te/Mo S2异质结CMOS反相器在Vin=7 V、VDD=+3 V时增益达到最大（-1.2）。