二维材料因其丰富的理化性质、多样的制备手段以及易于调控,成为近几年低维材料领域的研究热点。这些二维材料表面通常不存在悬挂键,因此很容易构造二维范德华异质结构,发挥两种或者多种二维材料的优势,为光电子、生物医学、光纤激光器、光电探测、超光谱成像的光敏器件发展开辟了一个新的道路。首先,本文构建了双层Bi2Se3/Mo Se2范德华异质结,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算预测了异质结的能带结构、电荷分布、态密度等性质。本文发现Mo Se2和Bi2Se3的强自旋轨道耦合在形成异质结后增强了能带的Zeeman和Rashba劈裂。外加电场、应力和扭转角都是调控异质结电子学特性的有效手段,本文的计算结果表明这些调制方法会改变能带的排列,从Ⅱ型变为Ⅲ甚至Ⅰ型,也会改变异质结带隙类型从间接到直接。根据光学性质计算结果,异质结在红外的吸收比单层Bi2Se3提高2-6倍,比单层Mo Se2提高两个数量级。其次,本文研究了采用CVD法在Si O2/Si衬底上制备二维Mo Se2和Bi2Se3,并且优化了载气流速等工艺参数。采用光学显微镜、Raman、EDS、AFM等表征手段证明了CVD法可以分别在Si O2/Si衬底上制备出尺寸超过200μm和70μm的高质量Mo Se2和Bi2Se3二维单晶。尤其是探索了目前研究较少的CVD法生长二维Bi2Se3,该方法制备的二维Bi2Se3在面积和晶体质量上都超过了目前已公开报道的实验结果。最后,利用优化的Ar气流速参数成功地在二维Mo Se2表面外延生长了二维Bi2Se3。相比于现有制备二维范德华异质结应用最多的转移法,范德华外延生长异质结具有更高的制备效率和更加纯净的界面。最后,本文又利用微纳工艺分别制备了二维Bi2Se3、二维Mo Se2和Bi2Se3/Mo Se2范德华异质结光电晶体管器件。并研究了这些器件的I-V特性,及其在不同波长、不同偏压、不同光功率密度等条件下的光电响应特性。测试数据表明Bi2Se3/Mo Se2范德华异质结光电晶体管在980 nm光照射下的响应度和探测率分别达到了1260 A/W和3.3×1012Jones。该器件的响应波长范围为405-1940 nm验证了第一性原理计算的结果,可以证明Bi2Se3/Mo Se2范德华异质结器件相比于两种分立材料的器件具有更加宽的光谱响应范围,未来可以用于可见至短波红外的宽光谱探测器件和图像传感器。