二维过渡金属碳化物或氮化物(MXene)是一类新型的二维材料。自其在2011年首次被Yury Gogotsi等人发现以来,MXene已获得科学界的广泛关注。因其具有金属导电性、大的比表面积和亲水性等特性,MXene现已被广泛应用于超级电容器、压力传感器、锂离子电池和电磁屏蔽等领域。然而迄今为止,MXene与传统半导体材料的异质结器件仍鲜有报道,有待进一步研究。本论文以研究MXene/氮化镓(GaN)范德瓦尔斯异质结的性质并探究其潜在的应用为目的,设计制作了MXene/(n/p)-GaN范德瓦尔斯异质结器件,分别研究了其在光电探测和LED领域的应用。论文的创新点和主要内容如下:(1)成功制备出MXene纳米片并对其进行了表征。我们利用盐酸(HCl)和氟化锂(LiF)的混合液刻蚀MAX相,一步合成出单层MXene纳米片的胶体溶液,并通过相关表征证明了我们合成的MXene具有较好的质量。(2)研制出基于MXene/n-GaN范德瓦尔斯异质结的自驱动光电探测器。我们采用滴涂法把MXene胶体溶液滴涂在n-GaN基底上,在室温中自然干燥形成MXene/n-GaN范德瓦尔斯异质结后将其制作成光电探测器。我们研究了MXene溶液浓度对器件性能的影响,发现使用0.05 mg/mL的MXene溶液制作的器件有较好的探测性能。在入射光功率密度为96.9μW/cm~2的365 nm紫外光源照射下,此器件具有较快的响应速度(60 ms)和回复速度(20 ms)、较高的响应度(44.3 mA/W)和开关比(~11300)。(3)研制出基于MXene/p-GaN范德瓦尔斯异质结的LED器件。我们采用滴涂法制作了基于MXene/p-GaN范德瓦尔斯异质结的LED器件,该LED器件在较大的偏压范围内(4~22 V)都保持着稳定的橙光发射,具有较好的电稳定性和热稳定性。我们进一步对LED器件在22 V偏压下的电致发光(EL)光谱进行了高斯分峰,并将其分为紫外光(376 nm)、蓝光(436 nm)、橙光(602 nm)以及红光(706nm)这四个波段。我们认为紫外光(376 nm)来自于p-GaN的近带边发射,蓝光(436 nm)来自于导带电子与镁(Mg)受主能级的复合,橙光(602 nm)和红光(706 nm)则与p-GaN中的深能级有关。基于CIE 1931 XYZ标准,我们计算得到了LED器件在22 V偏压下发光的色坐标(0.4541,0.4432)。