光电探测器存在于生活中方方面面,例如在光学成像、通信、生物医学等领域。二维材料由于量子限域效应,具有优异的光电性能,成为下一代光电器件的候选材料。由于二维材料层间为范德华力结合,可以通过简单的堆叠形成具有多功能的器件,因此范德华异质结得到研究人员的广泛关注。石墨烯（Graphene,Gr）是一种二维材料,具有超高的载流子迁移率,宽吸收波谱,但是光透过率高,基于纯石墨烯的光电探测器具有较低的响应度。过渡金属硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs）有较强的光与物质相互作用,但载流子迁移率相对较低。利用二维材料易于与硅集成,结合Gr和TMDCs的优点,有望实现高性能光电探测器。基于以上的考虑,本论文的主要内容如下:（1）制作Gr/Si肖特基结光电探测器,器件探测波段覆盖可见光到近红外,最高响应度为0.24 A/W（结区面积3.14 mm²、800 nm、0.2 V）。且器件有明显的光伏效应,并对微弱光（57 nW）有较好的响应。（2）使用CVD合成硫化钨（WS₂）单晶,在氧化硅基底上最大单层三角220μm左右,并且改变生长条件可以合成双层WS₂、WS₂晶体颗粒、一维纳米线与纳米片的结合体。同时发现使用PMMA/PS双层结构可以实现WS₂的高质量转移。（3）通过设计与实验证实引入薄层WS₂可以提高Gr/Si异质结光电探测器性能。其响应度最高为54.5 A/W（800 nm、0.3 V）;相比于没有引入薄层WS₂的Gr/Si异质结器件和商用硅二极管光电探测器,响应度提高2个量级。（4）使用光电流成像（mapping）技术测试器件的光电流产生位置。证实Gr/Si异质结在氧化硅区域光电流强于硅区域。发现随着电压的增加,Gr/WS₂/Si异质结在氧化硅位置有同样量级的光电流产生。结合相关已报道文献,认为其原因是静电场影响、电容效应与横向载流子扩散所导致。