二维层状材料因其原子级的厚度和平整度、表面无悬挂键以及种类繁多等特性，有望在新一代电子和光电子器件的开发上起到引领性的作用。由于层与层之间是弱的范德华相互作用，因此可以将不同二维层状材料单元沿垂直于层的方向以任意方式（种类、顺序、厚度以及扭转角等）进行堆垛而不再受到晶格匹配的限制，此时构成的二维层状材料结构称之为范德华异质结(van der Waals heterostructures)。由于这种“任意搭配”和超薄的特性，使范德华异质结成为一个可以实现多种二维新颖功能的结构平台。然而，作为一个新兴的研究领域，我们对范德华异质结的认识还非常有限，很多机制性的问题有待回答。本研究在成功开发二维层状材料定向转移技术的基础上，搭建了多种范德华异质结，并对其电子和光电子性能展开了系统性地研究，在范德华p-n结的整流和光电特性研究以及利用范德华异质结实现二维层状材料欧姆接触上取得了一系列新的进展。主要研究内容与结论有以下三点:　　（1）高性能范德华p-n结的开发　　当范德华异质结是由p型和n型二维层状材料组成时，称之为范德华p-n结。由于本征p型二维层状材料的缺乏，范德华p-n结的研究面临种种问题。本研究创造性的引入p型层状半导体GaTe，以它以及n型层状半导体MoS2分别为空穴和电子的供体，采用机械剥离加上定向转移的方法搭建了原子层厚度的GaTe/MoS2范德华p-n结，并在此基础上系统地研究了温度和栅压对该范德华p-n结的整流、光伏以及光探测特性的影响，为深入理解范德华p-n结的工作机制提供了指导。更重要的是，研究发现该范德华p-n结可以实现高的整流比(4×105)，优异的光伏外量子效率(61.68％)，高光响应度和光增益（21.83AW-1和5737％），以及优秀的光探测度(8.4×1013Jones)。　　(2)器件结构对范德华p-n结性能的影响探索　　以双极性-MoTe2/n-MoS2为代表，构筑了具有非对称器件结构的范德华p-n结，研究了器件结构对范德华异质结电调控性能的影响。研究发现，由于单独的二维材料本身就具有强的电调谐能力，即使采用同样的材料（种类以及厚度等），所观测到的范德华异质结的性能也在很大程度上依赖于构建的器件结构。具体来讲，当搭建的器件即包括重叠的范德华异质结部分，以及与结区相近大小的单独二维层状材料部分时，会显示出相对较高的光探测度;相反，当所构建的器件是以范德华异质结部分占主时，会表现出相对较高的光伏效应以及较快的光响应速度。　　(3)利用范德华异质结实现二维层状材料的欧姆接触　　利用单层石墨烯(G)在狄拉克点附近具有低的能态密度以及极强的电调谐能力，采用机械剥离加定向转移的方法搭建了G/MoTe2/G多层范德华异质结结构。其中，G和MoTe2分别作为电极材料和沟道材料。首先，研究了转移技术以及表面hBN的保护对G/MoTe2/G多层范德华异质结中肖特基势垒高度的影响，发现当使用干法转移技术时，能够形成干净的范德华界而，表现出的肖特基势垒能相对湿法转移要低。而表面hBN钝化层的引入并没有对器件性能的提升有明显的作用。重要的是，由于G本身的特性以及具有与MoTe2相匹配的能级位置，G/MoTe2/G在电子和空穴输运上都显示出低的肖特基势垒(122meV，55meV)。在此基础上，该结构器件展现出栅压调谐的的光电探测性能。