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对功能化半导体异质结的认识一直是进行材料功能扩展和材料创新的重要基础,其中的关键往往是复合材料异质结界面的作用机制及其对界面原子结构的依赖关系。因此,针对这种界面调控作用的深入探索与理解,无论对于基础科学研究还是实际技术应用都有着重要的意义。大量研究表明,具有半导体性质的二维第Ⅵ族过渡金属硫族化合物（Ⅵ-TMDCs）,如二硫化钼（MoS2）等,在与半导体氧化物复合时可以通过界面作用实现功能化纳米器件的构建、能源催化效率的优化、电子元器件性能的提升。而氧化物钛酸锶（SrTiO3）因其特殊的层状结构、高介电常数、量子拟电性等特性而被广泛用作石墨烯、FeSe、LaAlO3等二维薄膜材料的衬底,并使得相应的复合体系表现出新颖的物理化学性质。因此,对于MoS2等二维Ⅵ-TMDCs与SrTiO3形成的复合体系的特殊性质也值得期待及深入研究。然而,大多数二维材料与氧化物衬底复合体系的制备多是通过溶剂热、物理剥离转移或物理混合的方式实现,不可避免地造成界面污染。如何实现界面清洁且结构清晰的Ⅵ-TMDCs/SrTiO3复合体系的构建是深入理解其界面作用机理,优化该类复合体系整体性能的关键。在高温下反应源可控的化学气相沉积（CVD）技术为制备具有理想界面的二维Ⅵ-TMDCs/氧化物模型体系提供了有效手段。通过优化CVD合成中的各类参数,研究者可以在生长高质量二维Ⅵ-TMDCs的同时保证氧化物衬底表面的清洁结构,从而实现理想的界面控制。本论文中,我们通过CVD法在SrTiO3单晶表面直接生长出单层厚度的MoS2薄膜,系统地研究了 MoS2的生长控制机制,有效的构建了具有理想界面的MoS2/SrTiO3复合体系,并在此基础上对该复合体系的界面作用和物化性质等进行了详细的研究。此外,我们还将Ⅵ-TMDCs/SrTiO3种类拓展至MoSe2/SrTiO3,成功的在SrTiO3单晶表面制备了高质量的单层MoSe2薄膜。这些结果为深入理解Ⅵ-TMDCs/氧化物复合体系的界面调控机制奠定了基础,也为后续开发新型功能化半导体器件提供了新途径。本论文所取得的主要研究结果如下:1.通过优化CVD合成参数,在SrTiO3（111）和SrTiO3（100）晶面上生长出了高质量的单层MoS2纳米片,并详细研究了 SrTiO3衬底对MoS2发光性质的调控作用。通过原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、扫描电子显微镜（SEM）对MoS2/SrTiO3复合体系的表界面进行了详细的显微学表征,获取了MoS2的原子级分辨相,证实了异质结界面处SrTiO3衬底保持有干净平整的原子级台阶,且单层MoS2保持与衬底的紧密贴合。随后,进一步结合拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光谱（PL）的结果证明了MoS2/SrTiO3异质结体系的理想界面结构。接着通过紫外光电子能谱（UPS）和开尔文探针显微镜（KPFM）的测试发现MoS2/SrTiO3的界面处存在明显的电荷转移,电子由MoS2转移至SrTiO3,并在界面处形成静电场。此外,通过变温PL测试发现了 SrTiO3衬底对其上的单层MoS2中带电激子的发光具有显著的增强作用,使得带电激子的结合能显著增大到100 meV。详细的对照实验表明,相比于SrTiO3（100）表面,这种效应在SrTiO3（111）表面上更加显著,而在通过湿法转移的样品上则完全消失,这充分证明了这种衬底调制作用对界面结构与界面清洁度的敏感性。2.构建了具有导电性的MoS2/SrTiO3（111）模型体系并对其电子结构进行了详细的研究。通过CVD方法在Nb掺杂的SrTiO3（111）衬底上制备出了高质量的单层MoS2,并通过多种表征手段证实其界面的清洁性和原子级平整度。随后利用扫描隧道谱技术（STS）以及角分辨光电子能谱（ARPES）对样品进行测量,直接获得了单层MoS2清楚的能带结构信息,并发现该复合体系的带隙随着温度降低而过度增大的现象。结合理论计算的结果,我们认为这种现象主要是源于衬底SrTiO3的晶相结构变化。此外,随着温度降低,SrTiO3逐渐由立方相变为四方相,也会有可能影响MoS2/SrTiO3异质结界面的电荷转移以及界面电场,界面处能带弯曲效应可能会发生改变并促使MoS2带边的位移。3.对SrTiO3衬底进行表面结构化处理,探索了 SrTiO3表面形貌对MoS2发光等性质的影响。此研究中,我们在衬底SrTiO3上制备出由原子级平整的平台与多层台阶组合而成的表面沟壑结构。通过优化CVD的合成参数在其上实现了单层MoS2的生长,并利用AFM、STM、SEM等表征手段证明了样品表面的清洁度以及MoS2与 SrTiO3界面的紧密贴合度。我们进一步利用针尖增强的光致发光技术（TEPL）对该样品进行研究,发现表面沟壑对MoS2发光具有明显的淬灭作用,而隧道原子力显微镜（TUNA）与STM/STS的表征表明MoS2在SrTiO3衬底的沟壑处带隙缩小,以致该区域富集大量自由电荷,进而导致了局部MoS2发光的淬灭。这一结果在原子尺度上揭示了衬底表面结构对于二维材料光学及电学性质的重要影响。4.最后,我们通过优化MoS2的生长动力学,实现对不同类型的SrTiO3表面MoS2单晶生长的尺寸控制。认识到反应源在SrTiO3单晶表面的反应效率是影响单层MoS2生长尺寸的主要因素。通过系统地改变MoO3以及S粉的供应量、CVD反应温度以及前驱体反应源与衬底之间的特定距离等参数,实现了MoS2在SrTiO3（111）、SrTiO3（100）以及沟壑化的SrTiO3（111）表面上的尺寸扩大。此外,我们还将MoS2的生长控制经验延续扩展到MoSe2的CVD合成中,在SrTiO3单晶表面成功制备了高质量的单层MoSe2,并应用包括AFM、SEM、Raman和XPS等在内的多种表征技术进一步证明了 MoSe2/SrTiO3模型体系的成功构建及其清洁且原子级平整的理想界面。