2004年石墨烯的发现引发了人们探究二维材料的热潮,不同体系的二维材料相继被发现,二维材料的种类变得极为丰富。而近年来发展的二维材料异质结组装技术,扩充了二维材料的研究体系,同时为研究新的异质结的特性提供了材料基础。通过利用不同二维材料独特的优势性能,在异质结中取长补短,使其包含各个材料的优势,实现对材料性能的进一步提升。基于二维材料及其异质结制备的光电器件表现出优异的性能,同时在提高器件的时间响应,工作效率,扩展波长响应范围等方面表现出巨大的潜力,成为当前微纳电子器件领域的研究热点。本论文主要研究了硒化铟,硫掺杂硒化铟,石墨烯,二碲化钼等二维材料的基本特性,通过将不同二维材料各自的优势性能相互结合,组装成高效的异质结光电探测器,制备的异质结器件包括:石墨烯—硫掺杂硒化铟异质结光电探测器,硒化铟—石墨烯—二碲化钼异质结光电探测器。本论文前两章对所涉及的二维材料体系进行了简要介绍,对光电探测器的性能参数做了简单说明,对二维异质结干法组装技术做了阐述,并且对实验所需仪器进行了介绍,包括用于材料制备和表征的仪器,以及光电测量平台。第三章中重点研究了硫掺杂硒化铟的光电性质及基于石墨烯—硫掺杂硒化铟异质结的光电探测器。通过将硫掺杂的硒化铟和石墨烯各自的优点结合得到了高性能的异质结光电探测器。通过对比石墨烯—未掺杂硒化铟异质结光电探测器,发现基于硫掺杂的硒化铟异质结器件具有更加优异的光电性能,其光响应率高达8×10⁶ A/W,比探测率最高到7×10¹22 Jones,同时该器件表现出快速的光电响应。元素掺杂是提高光电探测器性能的有效方法,可以广泛应用于二维材料各个体系的光电探测器中。第四章中设计的基于硒化铟—石墨烯—二碲化钼异质结的新型光电探测器,表现出了优异的光电性能,实现了超快的光电响应探测,其中上升光响应时间为460 ns,下降光响应时间为485 ns,相比于硒化铟—二碲化钼异质结器件的光响应时间提升了5个数量级,并且该器件的响应时间也领先于绝大多数基于二维材料的光电器件。除此之外,该器件扩展了对光的响应波长范围,可达到1400 nm,而硒化铟—二碲化钼异质结光电探测器的光响应波长仅仅到1100 nm。硒化铟—石墨烯—二碲化钼异质结器件在690 nm的可见光波段,光响应率可达到11 A/W,外量子效率为1980%,比探测率为2.17×10¹²Jones,在1300 nm的近红外波段同样表现出杰出的性能指标值,其光响应率为2.88 A/W,外量子效率为275%。我们设计的异质结器件为实现具有超快光电响应及优异光电性能的异质结光电探测器提供了一种新思路。