柔性电子涉及到塑料电子、生物电子、有机电子、印刷电子以及纳米电子等各个领域,包括柔性显示器、薄膜太阳能电池、柔性逻辑与存储、柔性可穿戴设备以及电子皮肤等多种应用。近年来,柔性电子的发展日新月异,已成为当下的研究热点之一。从材料的选择角度而言,二硫化钼具有优异的光电机械性能,且具有超薄透明的物理特性,非常适用于柔性电子器件的制作与研究,此外,实验上已可通过生长的办法获得大面积高质量的单层二硫化钼薄膜,这就为其在柔性电子上的大面积集成以及广泛应用提供了可能。本论文围绕大面积二硫化钼柔性电子器件的制作和应用展开,主要包括以下三个方面:1. 我们发展了一种可直接在二维材料表面生长氧化铝的原子层沉积方法,不会对二维材料表面造成伤害或者引进杂质。这种改进的原子层沉积方法1个循环包含1个过量的三甲基铝的脉冲和多个水的脉冲。当水的脉冲数为4时,氧化铝可得到较高的介电常数（9.6）。此外,高质量氧化铝的厚度可优化到6 nm。我们利用这种改进的原子层沉积方法制作了大面积的二硫化钼顶栅晶体管器件,器件在室温下具有很高的开关比（10⁸）和迁移率(70 cm²V^-1s^-1)。2. 我们利用4英寸二硫化钼晶圆制作了大面积的柔性透明电子器件,包括场效应晶体管以及各种逻辑器件。晶体管具有很高的器件密度（每平方厘米1518个）,同时器件具有极好的电学性:开关比高达10¹⁰;电流密度大于100μAμm^-1;平均迁移率可到55 cm²V^-1s^-1;产量大于97%。此外,器件还具有很好的柔韧性。逻辑器件包括反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器。3. 我们发现柔性二硫化钼场效应晶体管器件具有光存储以及视觉神经突触的行为。通过栅压来调控柔性二硫化钼器件的易失和非易失区域,分别用来做光探测和光存储。同时光脉冲刺激下,该器件表现出视觉神经形态特性,短程/长程记忆可塑性、双脉冲易化以及“学习经验式”行为。同时,通过光增强和电抑制过程可使电流状态连续可调,光增强过程中的线性度可利用光强、栅压以及光照频率进行调节,增强和抑制过程的开关比、线性度和对称性等可通过栅压大小行调控。更重要的是,器件具有很好的柔韧性,在弯曲的情况下,存储及类神经特性依然保持不变。此外,器件还进行了巴普洛夫狗实验的模拟,实现了生物上的联合式学习功能。