二维硫化钼因其特殊的能带结构与优异的光电特性而受到了极大的关注并被广泛应用于各个领域。本文的主要内容是二维MoS2原型器件的制备及光电性能研究。实验过程中采用化学气相沉积法来制备二维MoS2超薄薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对材料进行晶体结构分析,表面形貌表征以及相应的厚度测试,以确保二维MoS2的成膜质量与厚度。在此基础之上,利用相应的模板遮挡方式进行薄膜的制备从而获得具有四端点与两端点的二维MoS2平面原型器件。此外,还利用N型高掺硅与P型高掺硅作为二维MoS2的生长基底,使MoS2与不同种类的高掺硅形成垂直方向上的范德华异质结结构,从而获得相应的二维MoS2垂直原型器件。同时,对二维MoS2原型器件进行物理机制研究,并利用扫描隧道谱(STS)研究了基底类型与薄膜厚度对于异质结中MoS2电子结构的影响。本论文主要分为5个章节:第一章为绪论,主要介绍了二维MoS2的研究背景,物理化学性质,晶体结构,能带结构以及谷选择特性,概述了目前常用的二维MoS2薄膜制备工艺以及各类表征技术并简要介绍了本论文的研究内容以及意义。第二章主要对本研究的实验部分进行了详细的描述,包括薄膜的化学气相沉积法制备工艺与器件的测试表征。第三章对二维MoS2平面原型器件的测试结果进行了实验总结与数据分析。首先,XRD结果表明制备获得的薄膜样品为MoS2并且属于2H型。其次,AFM结果中,样品薄区的厚度约为1.45nm,对应两个MoS2原子层的厚度,属于二维尺度的范畴。因此,确认了样品为二维MoS2薄膜。在此基础之上,四端MoS2平面原型器件的电学测试结果表明测试电压的震荡周期可以通过背电极偏压与光照条件来进行调制。二端MoS2平面原型器件对于有无光条件具有明显的开路电位变化反馈。此外,利用二维MoS2的谷选择特性,研究了二端MoS2平面原型器件对圆偏振光的响应,结果表明其电阻值与静态电流随着入射光偏振角度的改变而发生相应的变化,变化周期约为π。第四章对二维MoS2垂直原型器件的测试结果进行了实验总结与数据分析。首先,二维MoS2垂直原型器件的电学测试I-V曲线表现为指数型增长变化,这是由于所形成的MoS2与高掺硅异质结结构具有尖峰势垒伏安特性。此外,通过STS研究了不同基底类型与薄膜厚度对异质结中MoS2的能级位置,能隙以及功函数的影响。实验结果表明基底种类以及样品厚度对于异质结中MoS2的电子结构具有调制作用。对于二维MoS2垂直异质结而言,在原子层厚度范围内,MoS2的能隙(Eg)会随着厚度的增大而减小,不同基底上双层MoS2的能隙范围约为1.6～2.5eV,而功函数Φ则会随着厚度的增大而变大。利用N,P,C分别代表N型高掺Si,P型高掺Si与SiO2基底。在相同厚度条件下,不同基底样品的能隙大小关系为EgN>EgC>EgP,功函数的大小关系为ΦP>ΦN>ΦC。相应的内在影响机制主要是电荷转移效应,静电屏蔽效应和针尖引起的能带弯曲(TIBB)。第五章为本论文研究内容的总结。