基于二维层状半导体材料的同质结在电子和光电子领域有着广阔的应用前景。在本文中,我们首先研究了由厚度调制自发形成的具有单边损耗层能带结构的WSe2/WSe2横向同质结光电二极管。电调谐可实现从n-n结到p-p结二极管的转换,相应的整流比由1提高到1.2×10~4。另外,在光照情况下,器件表现出很强的光响应,可以观察到明显的开路电压为0.49 V、短路电流为0.125 n A。在自驱动模式下(Vg=0,Vds=0),由于同质结的单边耗尽层结构,其探测率和光响应速度分别达到4.4×1010Jones和0.18 ms。我们的研究不仅展示了横向同质结光电二极管在自驱动光电探测器方面的巨大潜力,而且推进了其它功能器件的研发,例如非易失性可编程二极管逻辑整流器。但是,器件内部高强度的载流子复合大大抑制了光电流,导致了WSe2/WSe2横向同质结光电探测器较低的响应率。通过以往的研究,我们发现基于第Ⅲ型能带对齐的范德瓦尔斯异质结存在丰富的隧穿机制。研究表明这种隧穿机制在保持较低暗电流的同时会带来较大的光增益。因此,为了解决以上难题,我们采用双极性的WSe2作为有效的背栅调控层、厚的PtS2作为有效载流子选择性接触,首次成功制备了隧穿异质结WSe2/PtS2,并实现了双边累积层和大导带偏移的第Ⅲ型能带对齐。在室温下,器件表现出优异的电学特性,电流开关比和整流比达到10~8。另一方面,由于光诱导的隧穿机制和超低的暗电流,WSe2/PtS2隧穿异质二极管的光电流开关比超过10~5,响应率和探测率与WSe2/WSe2横向同质结光电二极管相比提高了将近100倍。此外,由于直接光隧穿效应和双边耗尽层的能带设计,界面捕获效应被有效的抑制,使得光电探测器的响应速度大大提升,响应时间为8μs。因此,我们的研究不仅展示了高性能的WSe2/PtS2隧穿异质结二极管,而且为隧穿机制运用到未来电子和光电器件提供了深入的理解。