近年来,二维半导体材料因其独特的光学、电学等优异性能一直受到研究者的青睐,基于二维半导体的应用研究也获得了蓬勃发展,它是最有可能代替硅基材料的新一代半导体材料,在存储器、光电探测器、生物传感器等诸多领域都潜藏着巨大潜力。二维半导体材料在面对机遇的同时,也面临着挑战,如金属/半导体较大的接触电阻、光电器件难以同时获得高响应度和快速响应时间、难以保证长期稳定高效的工作等问题。其中,作为环境中不稳定材料的代表---硒化铟(In Se)和黑磷(BP),尽管具有窄带隙、高迁移率、快速光响应时间等性能而有望代替石墨烯,但严重的环境降解问题极大地制约着它们的实际应用。因此,深入认识In Se和BP的降解过程,探索出既可以增强其稳定性又可以改善其电学和光电性能的方法对实现其应用具有重要意义。本论文围绕In Se和BP两种半导体材料展开,探讨了以上几个问题,主要研究内容及结论如下。1.基于界面工程的异质结构实现InSe热稳定性能的调控。首先,通过连续热退火的方法研究了In Se在空气中的热稳定性能,将其热氧化过程分解为三个阶段:低温下(<200℃),氧吸附在In Se表面并对其进行了p型掺杂;中温下(200-450℃),O原子破坏In-Se键并与In、Se成键形成InSe1-x Ox氧化物;高温下(>450℃),表面Se原子被O原子完全取代,留下表层最终氧化产物In2O3和底层完好的InSe。其次,基于氧化机理,提出并对比了MoTe2/InSe、石墨烯/InSe、h-BN/In Se三种提高InSe热稳定性的异质结构,最终发现h-BN覆盖后的InSe在空气中稳定性最高,能够稳定到620℃。2.基于界面工程的表面处理实现BP光学和光电性能的调控。首先对比了不同层数BP样品在空气中的稳定性,发现十层以上的样品能够自发的稳定两周以上,通过与温和氧气等离子体处理后的样品对比发现,影响BP稳定性的主要因素是表面氧化层的致密度;其次,利用温和氧气等离子体处理实现了BP光电性能的提高(响应度从0.03 A/W提高至0.19 A/W);最后构筑了BP-MoS2异质结,提高了BP器件的稳定性(在空气环境中能够稳定两个月之久),同时增强了器件在940 nm波长处的响应(响应度比BP探测器提高2倍)。3.基于界面工程的金属/半导体接触实现BP光学和光电性能的调控。利用掩膜版直接蒸镀电极法、转移电极法和电子束曝光技术(EBL)三种方法制备相同厚度的BP FET型光探测器,对比三类器件的电学和光电性能。结合理论分析三种器件的接触方式、迟滞特性、接触电阻,探究对器件性能影响的因素,发现界面缺陷是影响其电学和光电性能的重要因素,铜网蒸镀电极法制备过程中界面被污染,因此界面缺陷较多,迟滞较大,光响应时间最短,但响应度较低;相反,EBL技术制备的器件界面残留的杂质较少,因而迟滞较小,光响应时间最长,但响应度较高;转移电极法性能介于这两者之间。