二维层状材料是指具有原子级薄层结构,其层间依靠范德华力结合的一类晶体材料。这种独特的薄层结构使二维材料在多种应用中具备优势。一方面,原子级的薄层使二维材料的载流子输运特性更容易被调制,为开发多功能新型电子器件提供了可靠的材料基础;另一方面,薄层结构为二维材料带来了巨大的表体比,使二维材料成为极佳的气敏材料之一。更重要的是,原子级薄层间以范德华力结合的特点,保证了二维层状材料表面无悬挂键,因而不同性质的二维材料可任意堆叠,通过范德华力结合成异质结构,更加丰富了二维材料器件的电学特性,极大地扩展了其在新型电子器件、气体传感等领域的应用,提升器件的功能密度。本论文主要研究由二维层状二碲化钼（MoTe2）和二硫化钼（MoS2）堆叠形成的异质结构的应用。经快速退火,该异质结构能实现反双极性场效应管,应用于倍频器设计。同时,该异质结构也能实现气体传感器阵列,并通过主成分分析算法应用于对三种有机气体的区分。具体研究内容如下:1.设计并制备了基于MoTe2/MoS2反双极性异质结场效应管的倍频器。使用快速退火工艺对异质结构中的MoTe2实现选择性p掺杂,使异质结场效应管呈现反双极性（即沟道电导随栅极电压的增大而先增大后减小,转移特性曲线形成一个倒“V”字形）;并利用反双极性场效应管同时具有正负跨导的特点,仅用单个异质结构实现了对正弦输入信号的倍频功能,最高工作频率达到3 k Hz。与传统的倍频器相比,该倍频器极大简化了电路设计,具有代替传统硅基倍频电路的潜力。2.设计并制备了基于MoTe2/MoS2异质结构的气体传感器阵列。测试了异质结构上MoTe2、MoS2和异质结三个场效应管气体传感器对正丙醇、异丙醇和丙酮三种有机气体的交叉灵敏度,证明了异质结构能够作为气体传感器阵列使用。将阵列的响应信号通过主成分分析算法降维,结果表明正丙醇、异丙醇和丙酮三种有机气体的响应能被显著区分,实现了对三者的气体识别。该阵列克服了传统气体传感器的多种缺点,具备广阔的应用前景。