二维层状纳米材料具有良好的结构稳定性和独特的光电特性,因此近年来受到研究人员的广泛关注。作为最典型的二维过渡金属硫化物,二硫化钼（molybdenum disulfide,MoS₂）晶体结构及化学性质都很稳定,并且具有高的载流子迁移率和良好的电学性能,不仅打破了石墨烯零带隙的局限性,而且其带隙随着层数变化呈现出可调控性,不同层数的薄膜拥有不同的荧光特性。因此MoS₂薄膜的制备及基于MoS₂薄膜的光电探测器、传感器及晶体管等器件的应用成为研究热点。本文重点研究化学气相沉积法（Chemical vapor deposition,CVD）生长单层MoS₂薄膜的制备工艺,通过扫描电子显微镜、光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱和原子力显微镜等表征手段探究反应条件对薄膜质量的影响,并且研究了以该薄膜为沟道材料制备MoS₂光电探测器的工艺,同时对光电探测器在不同测试条件下的光电特性进行研究。取得以下主要研究结果:（1）获得反应温度、MoO₃粉末用量、运载气体流速、衬底放置距离、放置方式及衬底种类等工艺参数对MoS₂晶体薄膜质量及尺寸的影响规律,发现当在反应温度为810℃、钼源用量为0.01 g、气体流速为70 sccm、蓝宝石衬底正面向上倾斜约20°置于钼源下游9 cm处的条件下,可以得到形貌规则、表面质量较好、边长约为100μm的单层MoS₂晶体薄膜。（2）研究了单层MoS₂晶体薄膜光电探测器的制备工艺,发现采用直接以生长衬底作为器件衬底的一步法制备光电探测器时,易造成大量MoS₂晶体薄膜的浪费,而且操作过程中极易磨损MoS₂薄膜;采用光刻掩膜法和硬质掩膜法这两种工艺在新的衬底表面制备光电探测器的电极,再将生长衬底上的薄膜定位转移至新的器件衬底上的两步法制备光电探测器时,硬质掩膜工艺制备的金属电极容易从衬底表面脱落导致器件受损,而以光刻掩膜法制备光电探测器电极,再采用定位转移法将生长衬底上的薄膜转移至新的器件衬底制备的光电探测器中,器件结构牢固,并且大量MoS₂晶体薄膜可精准定位于电极表面。（3）获得了不同光功率、外场偏压以及入射波长条件下单层MoS₂薄膜光电探测器的光响应度变化规律。发现光响应度随着光功率的增加而减小;随着外场偏压的增加逐渐增大;在波长为405 nm至650 nm范围内,光响应度随波长增加而减小,并且以上条件均对器件的光电性能具有调控作用,最大开关比约为10⁵,在光功率为1×10^-6W、波长为405 nm及外场偏压为9 V条件下其光响应度为0.13 A/W。