铋烯,第五主族最后一个元素的单质二维形态,具有理论预测的较小带隙、较高电荷迁移率等特性,有望在光电探测器等领域实现应用。然而由于制备方式或器件结构等原因,目前二维铋的光电探测器存在响应度低,响应速度慢等挑战。本论文提出构建异质界面来实现光电性能的提升,主要探索了二维铋与第四主族元素的异质界面构筑及电输运与光响应性能,具体内容和结论如下:发现了1+1>2的二维铋/硅异质结协同增强光电效应。在硅（111）衬底上通过分子束外延生长的二维铋具有良好的结晶性、平整度和均匀性。二维铋/硅（111）异质界面在近红外波段的响应度为80 A/W、响应时间约为3μs、外部量子效率大于100%,比文献报道的铋光电探测器各项性能提高了约3个数量级。这要归功于外延生长的高质量铋/硅界面和硅一侧的捕获态带来的光增益效应。在上述研究基础上,构筑和观测了二维铋/硅异质结位置灵敏探测器（PSD）作为应用实例示范。测试结果表明,在近红外波段该位置灵敏探测器的有效工作面积为3 mm×3mm,非线性度低至6.27%。为了进一步降低暗电流,研究了通过机械剥离与干法转移制得的石墨烯/二维铋异质结的光电效应及探测器。与二维铋/硅异质结光电探测器相比,石墨烯/二维铋异质结光电探测器的暗电流显著下降,实现了1011琼斯的比探测率,光响应时间～48.5μs。以上现象归因于二维铋与少层石墨烯之间电荷转移过程,降低异质结的肖特基势垒,提高了光生电子空穴对的分离效率。本文研究从实验上验证了铋烯异质结在光电探测器领域的应用前景,并为二维异质结型光电探测器的构建与应用提供了理论与实验基础。