高性能宽波段光电探测器由于其在光电子领域中重要的应用价值而引起了广泛的科学研究。近年来,二维材料由于其独特的光电特性被广泛应用于光电探测领域。在众多的二维材料体系中,过渡金属硫族化合物（TMDs）凭借宽可调带隙范围、高载流子迁移率、优异的空气稳定性和机械柔韧性使其成为光电子器件领域极具竞争力的二维材料。二硫化钨（WS₂）作为典型的TMDs成员,是构建高性能光电探测器的理想材料之一。尽管在基于二维材料的光电探测器方面已经取得了很大成就,但目前二维材料存在较弱的光吸收、较小的样品尺寸以及较大的激子效应等缺点,限制了其在高性能光电探测中的进一步应用。本论文通过热分解法合成大面积的二维WS₂薄膜,并设计构建二维/三维（2D/3D）混合维度范德华异质结器件,从而实现高性能的光电探测。主要研究内容如下:一、通过热分解法合成了大面积的二维WS₂薄膜材料,并通过高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱仪（Raman）等表征方法对所合成二维WS₂薄膜材料的形貌、结构和成分进行了表征分析。二、原位制备了具有Ⅱ型能带排列结构的WS₂/Si混合维度范德华异质结光电探测器。该异质结器件在980 nm光照、零偏压下产生超过10⁶的电流开关比,响应度达到224 m A/W,比探测率高达1.5×10¹² Jones,3d B带宽下的响应速度为16.2/29.4μs,对3043 nm的中红外信号具有良好的光响应。此外,成功构建了4×4阵列器件并对其进行了测试,证明了所构建的异质结器件具有较高的稳定性和重复性。这些结果表明,WS₂/Si Ⅱ型异质结在宽波段光电探测和集成光电系统中有着巨大应用潜力。三、设计构建了WS₂/Ge混合维度范德华异质结光电探测器。该异质结器件在零偏压下对1550 nm红外信号的响应度达到139 m A/W,比探测率达到3.76×10¹¹ Jones,3d B带宽下的响应速度为11.5/81.3μs。该器件的探测波长覆盖从紫外（265 nm）到近红外（1550 nm）。此外,基于该异质结器件良好的红外探测能力,我们实现了器件的红外成像性能。结果表明,WS₂/Ge范德华异质结光电探测器在宽波段光电探测和红外成像领域有着重要的应用价值。