石墨炔是一种由sp和sp²杂化碳原子所构成的新型二维碳材料,具有与石墨烯类似的π-π共轭结构。理论预测石墨炔具有卓越的力学、电学、热学和光学性能,已在光/电催化、能源存储与转换、污水净化、湿度传感等诸多领域展现出其出色的应用潜力。与其它二维材料相比,理论预测石墨炔具有天然存在的带隙（0.44-1.47 e V）,同时能够保持超高的载流子迁移率(10⁴～10⁵ cm² V^-1 s^-1),这使得石墨烯在电子和光电领域具有非常广泛的应用前景。然而,受到石墨炔制备技术的研制,难以获得大面积的高结晶性石墨炔薄膜,这极大地限制了石墨炔器件应用的相关研究。最近,北京大学张锦院士和刘忠范院士团队提出一种“溶液相范德华外延方法”生长高品质石墨炔薄膜的新思路,为石墨炔在光电器件领域的应用研究创造了条件。本论文以高品质石墨炔薄膜的大面积制备入手,以石墨烯为外延基底制备出石墨炔/石墨烯垂直异质结,并进一步将其加工成晶体管器件,研究石墨炔/石墨烯异质结的光电响应特性。研究结果表明,石墨炔/石墨烯异质结具有受光照剂量（光照强度×光照时间）调控的光电响应,具体为器件在小光照剂量条件下表现出易失性的光电流,而在大剂量刺激下器件在光照结束后光电流并不会消失,表现出持续性光电导特性。利用石墨炔/石墨烯异质结的这种受光照剂量调控的光电响应特性,我们进一步将其应用于模拟视网膜神经的突触行为。通过对石墨炔/石墨烯薄膜易失性和非易失性存储行为的调控,我们模拟了短时程塑性、长时程塑性、双脉冲易化等突触行为。通过构筑石墨炔/石墨烯器件阵列,我们验证了这种新型的光电突触器件具有色彩识别、图像探测与存储以及实时的图像前处理功能,在未来的人工神经网络视觉传感器中有重要应用前景。