红外探测器是现代电子工业的核心部件之一,在军事国防、工业生产、医疗诊断等诸多领域发挥着至关重要的作用。随着信息技术的高速发展和生活需求的日益提升,红外探测器正朝着小尺寸、高灵敏和高柔性方向发展。而传统红外探测器由于制备复杂、性能低、脆性大等问题难以实现微型化、柔性化和便携化。近年来,二维材料以超薄的结构、强的光-物质相互作用和优异的柔韧性等特点引起了研究者们的广泛关注,为新一代红外探测器的发展带来了机遇。在众多二维材料中,具有窄带隙、高迁移率和高稳定性的Bi2Se3被认为在红外探测领域有巨大的应用潜力。然而,目前基于二维Bi2Se3材料的红外探测器仍存在材料尺寸小、暗电流高、响应度低等问题。基于此,本文从大尺寸二维Bi2Se3材料的制备出发,探究其本征红外探测性能,并进一步利用范德华异质结工程、光敏材料复合策略优化其性能,最终实现高灵敏的红外探测。本论文主要内容如下:（1）大尺寸二维Bi2Se3纳米片的范德华外延生长。利用表面无悬挂键的云母为衬底,降低二维Bi2Se3纳米片的侧向生长能垒,通过调节前驱体蒸发温度,平衡形核密度与生长尺寸之间的关系,实现了亚毫米级超薄二维Bi2Se3纳米片的范德华外延生长。单个二维Bi2Se3纳米片的横向尺寸可达0.4 mm、厚度可至2 nm。透射电子显微技术等表征结果证明二维Bi2Se3纳米片具有高的晶体质量,为构筑高性能红外探测器奠定了物质基础。（2）二维Bi2Se3纳米片的红外探测性能研究。利用范德华外延生长的二维Bi2Se3纳米片构筑光电器件,系统研究了其电学和红外光探测性能。器件的载流子迁移率达39.4 cm~2 V-1 s-1,在室温下对近红外光通讯波段（1456 nm）的响应度和探测度分别为2.7 A W-1和3.3×1010 Jones。当温度降至80 K时,由于库伦散射和声子散射的减弱,其红外光探测性能可提升约10倍。（3）二维Bi2Se3/WSe2范德华异质结的构筑与红外探测性能研究。基于能带结构工程设计了III类裂隙式二维Bi2Se3/WSe2范德华异质结,并通过机械剥离和定点转移方法实现了二维Bi2Se3/WSe2异质结的构筑。其不重叠的能带结构形成了高的界面势垒,将器件暗电流抑制至皮安量级以下,且强的界面耦合作用促使载流子通过量子隧穿效应穿过界面势垒进入沟道,实现了高灵敏的红外光探测。该异质结在1456 nm光照下的开/关比和响应速度分别达3.5×10~4和4 ms。（4）二维Bi2Se3/Ni-CAT-1异质结的构筑与红外探测性能研究。利用高红外光吸收效率的二维层状MOF（Ni-CAT-1）与高迁移率的二维Bi2Se3纳米片复合,通过溶液法构筑优势互补的二维Bi2Se3/Ni-CAT-1异质结,提升器件的光电转换效率,并拓宽其光探测范围,实现了高性能、宽光谱的红外光探测。二维Bi2Se3/Ni-CAT-1异质结在1500 nm近红外光照射下的响应度和探测度分别为4725 A W-1和3.5×1013Jones,且其光谱探测范围可拓展至2000 nm。