当今社会信息的快速获取、转换、传输和大容量存储,对元器件的多功能、低损耗提出了更高要求。跨领域、跨学科地设计新材料,在磁场、电场、光场等多物理场调控下,采用多层薄膜复合结构,通过多种物理效应协同作用,获得新型多功能器件,是满足信息技术发展需求的有效途径。在磁电复合薄膜结构中,可以通过压磁相和压电相界面处应力作用,获得材料铁磁序和铁电序耦合的磁电效应,可以应用于磁电双可调的微波滤波器、磁传感器、磁存储器等领域。在二维半导体材料二硫化钼（MoS2）薄膜中,可利用能带和电子结构对外界的电、磁、光、应力等条件敏感,实现丰富的多物理场耦合性能,从而使其构成的场效应晶体管、结型晶体管和光电探测器等器件的性能得到拓展。本论文的主要工作和结果如下:1)设计了YIG/Terfenol-D/PZT多层磁电复合结构,建立了多层复合薄膜结构磁电效应的计算模型,计算并预测了复合薄膜结构的磁电特性,采用HFSS仿真了多层磁电复合薄膜微带线滤波器在磁场调控和电场调控下的微波特性。在GGG/YIG基片上通过磁控溅射法制备Pt层、Terfenol-D层和PZT层,在蓝宝石基片上溅射制备铜微带线,构成了由多层复合薄膜结构微带线滤波器。表征了多层复合薄膜结构各层的厚度、表面形貌和基本物理性能,测试了该微带线滤波器磁场和电场调频的微波特性。实验结果和仿真结果调控规律一致。实验得到了外加偏置磁场800～2800 Oe范围内调频范围4～10 GHz,调频效率为3.07 MHz/Oe,外加电场0～300 V/cm范围内调频范围大于270 MHz,调频效率为90 MHz/(k V cm-1)的磁场电场双可调工作机制。该多层膜复合结构可以同时在磁场和电场作用下实现对微波性能进行调控,用于可调频微波滤波器、移相器、谐振器等器件中。2)提出了基于调节反应区气体流向来改变反应区前驱体浓度与分布的方法,改进了化学气相沉积（CVD）法,实现了大尺寸的MoS2薄膜生长。光学显微镜照片、AFM、拉曼和PL光谱结果表明,改进CVD法所得MoS2薄膜为大面积单层薄膜。采用氮等离子体掺杂技术实现了对n型MoS2薄膜的p型有效掺杂,且对薄膜损伤小。研究了不同电极与掺杂前后单层MoS2的接触特性,分别对Cr/Au、Ti/Au、Ni、Pt接触的接触特性进行表征,结果表明与n型MoS2接触时Cr/Au电极的接触电阻最小,与p型MoS2接触时Pt电极的接触电阻最小。n型MoS2选择与Cr/Au电极接触,p型MoS2选择与Pt电极接触,有利于获得良好的器件性能。研究了MoS2的磁学性能,测试结果表明CVD法制备的n型MoS2薄膜、掺杂后未退火的MoS2薄膜、掺杂后退火后的MoS2薄膜都具有铁磁性。分析了铁磁性来源,表明MoS2薄膜铁磁性来源于薄膜中的硫空位和钼的锯齿形边界。氮等离子体掺杂后未退火的MoS2薄膜易磁化轴在垂直薄膜平面方向,这是因为Mo的dz~2轨道电子自旋劈裂,引起电子自旋极化,从而在垂直薄膜平面方向形成磁矩。3)采用掩模版对n型MoS2薄膜进行选择性氮等离子体p型掺杂,设计并制备了水平同质pn结光电二极管和npn型双极型晶体管（BJT）。所制备的MoS2水平同质pn结的整流比达到10~2,BJT放大系数达到10~2,放大倍数可以通过基极电压VB和集电结电压VC调控。研究了复合薄膜水平同质pn结和pn结/BJT简易电路的光学探测性能,分析了电场调控pn结的光电探测性能和BJT放大功能的物理机制。pn结的光响应度Rλ和外量子效率EQE随着偏置电压的绝对值增大而增大,和光电流随电压变化规律相似。归一化探测率D*随着反向偏置电压值的增大而增大,随正向偏置电压值先增大后减小,在较小正向偏置电压时,达到归一化探测率D*的极大值。响应时间随电压增大而变长,最快响应速度在反向偏压下。优化的光电探测参数是:在反向偏压为10 V时,光响应度达48.5 A/W,外量子效率达11301%,探测度达～10~9Jones,响应时间达20 ms。BJT的电流放大系数β受到加载在pn结光电二极管上的电压VD1、BJT的集电极发射极电压VCE和衬底偏置电压Vg调控,通过电压调控可以在宽的使用电压范围内获得稳定的电流放大系数和大的光电流,从而提高简易电路的光电探测性能。调控机制与器件内部结构和载流子输运有关。通过电场调控可以实现对光电探测性能的有效调控,获得更优的器件性能,为设计制备高性能光电探测系统提供新途径。