二维材料（2DMs）由于其优异的光吸收特性、高电子迁移率以及良好的热传导等性质吸引了大批研究人员的关注。其中,二维材料在光电探测领域表现出了良好的应用前景。二维材料的超薄厚度带来了更好的柔性和透光性,并且其带隙范围很宽,相较于传统的三维材料具有更好的光电特性。此外,二维层状材料的空间堆叠制备异质结,可而将几种材料的优良特性结合,以实现原子级的功能集成,在未来的集成电路、可穿戴设备等应用领域显示出巨大的潜力。二维过渡金属硫族化合物（TMDs）具有带隙可调、光吸收性能好等优良特性,在近红外波段以内的光电探测领域具有重要应用价值。石墨烯的宽光谱吸收范围、高载流子迁移率等优异光电特性,使其在光电探测领域具有很好的应用前景,尤其对实现宽光谱探测等功能具有重要意义。本文选取二碲化钼（Mo Te₂）、二硫化钼（Mo S₂）以及石墨烯（Graphene）这三种具有代表性的二维材料为研究对象,通过选择和设计异质结结构,并对器件制备工艺进行摸索与改进,完成异质结光电探测器的快速高效制备,并对所制备光电探测器进行系统的性能表征。本文研究重点为通过对二维异质结光电探测器光电特性的研究,深入挖掘异质结界面特性,对光电探测器的内在工作机理进行深入分析,并总结器件光电探测性能的影响因素,提出可行的优化方案。本文所开展工作从器件制备工艺、性能表征、机理研究等方面为后续工作开展奠定基础并提供思路。主要研究内容与结果如下:（1）探索二维材料光电探测器制备工艺。利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）改进材料制备及电极转移工艺,引入了一种新的器件快速制备工艺。该工艺简化目前所用的传统器件制备流程,工艺重复性好并提高器件制备的成功率,为器件的快速高效制备提供了更多的可能性。（2）设计制备MoTe₂/Mo S₂异质结自驱动光电探测器,分析其内在工作机理并提出合理优化方案。本文成功制备基于改进后的器件快速制备工艺的Mo Te₂/Mo S₂异质结自驱动光电探测器。该光电探测器基于pn结型垂直异质结结构,通过内建电场带来的光伏效应实现自驱动功能,对二维材料在低功耗、节能等方面的应用具有重要意义。在所加激光功率范围内,测得器件最高响应率约为7.32×10^-3A/W,比探测率约为1.25×10⁷Jones,并可以稳定工作。这说明本文所用器件快速制备工艺可以实现高性能异质结光电探测器的快速高效制备,具有很高的实际应用价值。结合器件光电测试结果对异质结界面载流子行为进行分析,深入了解光电探测器内在工作机理,讨论影响器件性能的可能因素,提出了合理控制材料厚度、优化界面质量等性能改善方法,为后续深入研究奠定基础并提供思路。（3）设计并制备了具有p-g-n型结构的MoTe₂/Graphene/Mo S₂异质结宽波段光电探测器,深入分析其内在工作机理并提出合理优化方案。二维材料受其带隙限制,多工作于可见光、近红外波段,这极大限制了其实际应用范围。p-g-n结构光电探测器通过插入零带隙的Graphene,扩展其可探测的波段范围,并通过内建电场实现光生电子-空穴对的快速分离,提升载流子寿命,降低暗电流,进而提升器件性能,对研究光电探测器的宽波段探测功能具有重要意义。本文基于器件快速制备工艺制备了Mo Te₂/Graphene/Mo S₂异质结光电探测器,并对其光电性能进行测试。该器件分别在波长为532 nm和1550 nm光照条件下成功测得光响应,表明基于该结构的光电探测器可以实现对可探测波段的扩展,具有很高的应用价值。通过对器件光电测试结果的分析,结合光电流空间扫描,得出该器件近红外范围内的光响应主要来自于异质结结区部分的结论。测试结果表明,通过调节外加偏置和激光功率可以实现对器件响应率的连续调控,这有利于在应用过程中获得更好的器件性能。最后,总结器件性能影响因素,提出改进石墨烯插入层的厚度等合理优化方法,为后续深入研究奠定基础并提供思路。