自2010年诺贝尔物理学奖公布以来,石墨烯材料以其独特的二维蜂巢晶格结构特点受到了科学界的广泛关注。近年来,国家出台多项政策,鼓励支持石墨烯产业发展,石墨烯材料的相关课题研究不仅具有一定的理论高度更具有广泛的现实意义。由于石墨烯独特的物理化学性质,其在多个领域拥有广阔的应用前景,包括电子学、光学、磁学、催化、储能、传感器和生物医学等领域,而石墨烯相关器件的制备与性能优化则成为石墨烯材料产业化的关键技术所在。因此,本文重点研究石墨烯材料在光电探测器方面的应用,并与不同半导体薄膜材料构成异质结构,以改善器件的结构和性能出发,重点探究不同结构石墨烯基器件在紫外光照下的光电响应特性。本文论述了以石墨烯为主的二维材料的结构性质、制备方法及其主要应用领域;以Ga₂O₃为主的多种半导体薄膜材料的生长与表征;单双层石墨烯基光电探测器的结构设计、制备与性能优化;类石墨烯二维材料的拓展探究等。本文主要采用CVD法生长的铜基单层石墨烯,通过Fe³⁺的腐蚀去除Cu基底得到独立的单层石墨烯,再转移到不同基片上,以Ga₂O₃/SiC异质结构为基础,石墨烯作为透明电极比Au/Ti电极有更好的光电响应性能,尤其在254 nm紫外光照下,石墨烯电极和Au/Ti电极器件光暗比分别为63.31和4.81,响应度分别为0.18A/W和7.14×10-4 A/W,以此为基础,本文进一步探究石墨烯与不同衬底形成异质结在紫外光照下的响应性能,包括石墨烯与SiC、GaAs;单双层石墨烯基太阳能电池响应特性探究等。