在光刻技术和晶体管结构限制下,集成电路产业在“后摩尔时代”已逐渐接近瓶颈。二维材料作为突破传统硅基芯片集成度止步不前现状的有效方案之一,成为2021年国际电子器件会议（IEDM）的重要主题,展现了当今学术界和产业界对二维材料助力先进光电子器件的长足思考。同时,二维材料也是研究自旋、能谷等多维自由度的优良平台。本文从光电子学出发,关注二维材料器件中光激发产生的光生载流子的传输及光电流调控,研究室温下光电探测器及能谷电子学器件的信号传输和调控。在二维过渡金属硫族化合物（TMDs）中,半导体的禁带宽度随着材料厚度的减小而增大,单层时从间接带隙转变为直接带隙,使得TMDs六方结构在动量空间中+K谷和-K谷都处于直接带隙的位置,有利于实现对能谷的激发和探测。同时,TMDs还存在3R相结构,其独特的堆叠方式打破了层间的结构反转对称性（也叫作空间对称性）,为自旋-能谷极化电流的调控提供了有效的研究平台。在红外探测领域,二维材料具有制备工艺简单、表面质量高、堆叠方式灵活,以及易于集成到硅基器件中的优点。但原子级薄二维材料对光吸收较弱,促使研究人员致力于发展丰富的结构来提高器件的光吸收效率。本文主要研究内容如下:1.研究了电极制备条件-金属电极沉积方式、金属-半导体接触方式,对器件电学性能和光学性能的影响,确定了制备和测试环境对原子级薄二维材料稳定性的影响,为光电流测试提供了参考依据。2.基于2H相TMDs二硫化钼（MoS2）制备了以二氧化硅（SiO2）为栅介质的场效应晶体管,确定具有结构反转对称性的多层2H相MoS2器件中不存在圆偏振光电流效应（Circular Photogalvanic Effect,CPGE）。制备了范德华（vdW）接触和强结合型的3R相MoS2器件,在633 nm激发A激子共振测试中均观察到明显且稳定的CPGE效应,二向色比达45%。后者在不同源漏偏置电压下表现出良好的稳定性,从拟合曲线中提取线偏振项、圆偏振项和偏振无关项,得到与源漏电压良好的线性依赖性。3.基于窄带隙二维半导体硒化镍钽（Ta2NiSe5）研究了在室温下可见光到中红外光电探测的光电性能,显示出对可见光及近红外良好的光电响应。在此基础上,设计异质结构提高器件对光的吸收效率以及光生载流子分离效率,通过干法转移制备MoS2/Ta2NiSe5的异质结。实现了具有较低暗电流和快速响应的光电探测器。