二维有机晶体长程有序、无缺陷的晶体结构可以保证电荷的高效注入和传输,其对外界刺激响应十分灵敏,可以应用于高性能的电子器件与逻辑电路,因此吸引了越来越多的注意力。作为一种典型的n型有机半导体,全氟酞菁铜(F16CuPc)呈现出优异的空气稳定性,并且可以有效地吸收可见光,在有机电子与光电子器件领域具有巨大的应用前景,如场效应晶体管、光电探测器等。然而,F16CuPc薄膜、纳米线与微纳米带较差的结晶性与较厚的厚度严重影响了有机晶体内部电荷的有效传输;其与传统金属电极的接触界面存在接触势垒以及严重的费米能级钉扎作用,大大降低了电荷注入效率。基于此,本文通过对块体进行机械剥离的方式成功制备了高结晶度的F16CuPc纳米片,研究了F16CuPc纳米片场效应晶体管的电学与光电探测性能,以及电接触界面行为与电荷传输机制。通过引入范德华接触成功改善了器件的电接触特性,显著提升了器件的电学与光电性质。通过构建F16CuPc/Ge As有机/无机隧穿异质结构进一步扩大了F16CuPc的功能性,不仅获得了同时具有高响应度与探测度的可见光探测器,而且将F16CuPc的光探测光谱范围拓展至近红外长波（1550 nm）,结合电学测量与开尔文探针力显微镜表征手段,揭示了异质结构界面处的电荷转移机制。从块体剥离得到的厚度在20～60 nm范围内的二维F16CuPc纳米片,其场效应晶体管器件展现出高的开态电流以及开关比（>1.6×106）,较F16CuPc纳米线、薄膜与微纳米带晶体管的开关比高出一个数量级。通过分析载流子迁移率随温度的变化规律,揭示了F16CuPc纳米片的电荷传输机制,发现多重捕获与释放模型与更高效的类能带传输机制分别在不同的温度与载流子浓度范围主导其电荷传输过程,为更好地发挥F16CuPc纳米片的性能提供了指导。F16CuPc纳米片光晶体管对300～750 nm范围内的单色入射光表现出超高的光电响应性能,即便是在低的工作偏压(Vds=1 V)下,其光响应度与光探测度也非常出色,最高分别可达19 A/W与8×1012 Jones,其中光响应度相较于其他F16CuPc光探测器提高了3～5个数量级,光晶体管还表现出快速的光响应（36 ms）。如此优异的光电响应特性主要归因于高结晶性的二维晶体保证了高效的电荷分离与载流子传输特性。为了提高电子注入效率,进一步提高F16CuPc纳米片的电学与光电性能,引入了功函数与F16CuPc的最低未占据分子轨道（The lowest unoccupied molecular orbit,LUMO）能级相近的二维层状导电材料—1T-Ta Se2与多层石墨,构筑了以二维层状导电材料为电极的范德华接触,使得F16CuPc纳米片场效应晶体管的电学性能得到了显著提升。相比于蒸镀Au作电接触的器件,1T-Ta Se2作为电极的器件电流密度提升了12倍,肖特基势垒降低至110 me V,接触电阻降低了15倍以上;多层石墨作为电极的器件电流密度提升了46倍,肖特基势垒降低至140 me V,接触电阻降低了3倍以上。这是由于具有合适能带排列的范德华接触抑制了接触界面的费米能级钉扎效应,降低了肖特基势垒与接触电阻,因此表现出了更高效的电荷注入与电荷传输特性。利用二维层状导电材料作为插入层改善电接触后的F16CuPc纳米片光晶体管表现出更加出色的光电探测性能,在低工作偏压(Vds=1 V)下,1T-Ta Se2接触器件对650 nm可见光的光响应度与光探测度分别可达到387 A/W与3.7×1014 Jones,多层石墨接触器件的光响应度与光探测度分别可达到588 A/W与1.2×1013 Jones,如此优异的性能可与大多数有机光晶体管相媲美。通过构建基于F16CuPc纳米片/Ge As薄膜的有机/无机隧穿异质结构,不仅获得了同时具有高响应度与探测度的可见与近红外长波光探测器,而且将F16CuPc的光电探测光谱范围从紫外-可见拓展至近红外长波（1550 nm）。F16CuPc/Ge As异质结光晶体管对可见光（532 nm）表现出优异的光响应度与光探测度,最高分别可达110 A/W以及9.2×1012 Jones。对近红外长波（1550 nm）表现出超低的暗态电流以及栅极依赖的光响应度与光探测度,实现了正偏状态下光响应度在-1.6～3.1 A/W范围内、光探测度在-1.1×1010到1.5×1010 Jones范围内的连续可调,而在反偏状态下表现出优异的光响应度与光探测度,最高分别可达19.1 A/W以及1.3×1011 Jones,将F16CuPc纳米片的响应光谱范围拓展到近红外长波范围。此外,利用开尔文探针力显微镜测量了F16CuPc/Ge As异质结在不同源漏偏压、栅压作用下以及光照下的表面电势分布,并结合电学测试结果揭示了异质结的能带排列与电荷转移机制,发现电子隧穿促进了异质结界面的电荷转移过程,因此具有出色的光电探测性能。