二维过渡金属硫族化合物（TMDs）因其层数依赖的电子能带结构和易于组装的特点受到极大关注。MoS₂材料作为其中最具代表性的一员,具有1.2-1.9 eV的可见光带隙以及优异的光电子学特性,被广泛用于光电探测器、场效应晶体管、存储器和逻辑电路等功能器件的研究。然而,由缺陷态导致的电荷陷阱效应,以及由此产生的持续光电导（PPC）现象严重阻碍了其实际应用。近年来,大量研究表明,通过合理构筑二维异质结不仅能够改善TMDs的性质和器件性能,还能开发新的功能,拓展其应用领域。在此背景下,本论文选择有机平面型小分子酞菁锌（ZnPc）与MoS₂复合,构筑MoS₂/ZnPc无机/有机范德华异质结,利用不同的缺陷电荷陷阱效应系统探索其光电性能与存储性能,主要研究内容和结果如下:1.通过CVD合成单层MoS₂,以简单液相浸泡法将ZnPc分子组装至MoS₂器件表面,制备出MoS₂/ZnPc范德华异质结,研究了器件的光电性能,并清晰地揭示了ZnPc分子对MoS₂光电响应机制的影响。结果表明两者形成的范德瓦尔斯界面可将MoS₂产生的光生空穴分离至ZnPc分子,从而避免被其自身和介电层中普遍存在的缺陷陷阱捕获,进而大幅提升器件响应速度至ms级,相比单独MoS₂提升3个数量级。研究还通过引入Al₂O₃作为表面钝化层,提升器件沟道载流子迁移率,使其最大响应度可至430 A/W,实现了兼具高灵敏度和快速响应的二维MoS₂探测器的构筑。2.通过机械剥离法获得少层MoS₂,采用上述方法制备MoS₂/ZnPc异质结进行对比研究,发现其快速响应性能随MoS₂厚度的增加而降低。利用p型ZnPc分子对它的表面耗尽作用,可以将沟道电导限制于MoS₂/SiO₂界面附近,从而增强背栅场效应调控时的界面缺陷捕获效应,并据此探索其存储特性。利用背栅电压可控制其与衬底间界面态的深能级缺陷被填充或释放,从而大幅改变MoS₂沟道电导。这种异质结器件展现出优异的存储性能,包括大存储窗口（⁶3 V）、高开关比（¹0⁵）、以及优异的循环耐久性（¹0³圈）。最后,我们进一步探讨了将此器件构型用于模拟生物神经元的可能,初步实现突触短期可塑性（STP）和长期可塑性（LTP）行为,包括抑制性突触后电流（IPSC）、成对脉冲抑制（PPD）等特性。以上研究结果表明基于ZnPc分子修饰的方法可改善MoS₂功能器件性能,在光电子和微电子器件领域有着重要研究价值。