二维半导体以其独特的结构和优异的物理性能,成为近年来的研究热点。这些二维半导体包括二维层状材料、二维钙钛矿和二维纳米片等,它们的带隙涵盖了可见光到红外的光谱范围,在新型光电探测领域有着巨大的应用前景。如何充分利用光电转换机理,在器件性能和功能方面发挥二维半导体的优势,一直是研究人员重点关注的研究领域。迄今为止,基于二维半导体的光电探测器已有大量报道,但在它们得到实际应用之前还有很大的改进空间,存在不少问题:如由于厚度降低至原子级别导致光吸收效率低、容易受所处环境的影响导致光电性能不稳定、二维过渡金属硫化物光电场效应晶体管器件的光开关比低、暗电流高、响应速度慢等。本论文以解决这些问题为切入点,开展了增强二维半导体光电探测的理论和实验研究工作,目的是获得性能优异的二维材料光电探测器,主要研究内容及成果如下:1、研究了利用硒化镉（CdSe）量子点增强光吸收的二硫化钼（MoS2）高增益光电探测器。利用CdSe胶体量子点作为场效应晶体管的浮栅层,在photogating效应作用下,浮栅层能够调控二硫化钼沟道的载流子浓度,在光照时极大地增加了器件的光电流,获得非常高的增益。结果显示添加了量子点光敏层的器件光电流比原来MoS2光电晶体管的提高了3个数量级,响应率增强了4400倍。接着研究了量子点增强MoS2光电探测器的物理机制,探讨了量子点与MoS2之间的电荷转移和非辐射能量共振传输过程。最后还进一步研究了量子点对MoS2光电晶体管的增益效果与MoS2厚度的关系,发现随着MoS2的厚度增加,量子点的增益效果减弱。2、研究了二维锑化铟（InSb）纳米片光电探测器的光电性能,并利用铁电聚合物薄膜P（VDF-TrFE）的钝化作用,在铁电局域电场的调控下得到了高灵敏的二维InSb纳米片光电探测器。结果显示P（VDF-TrFE）铁电聚合物薄膜不仅能钝化二维InSb纳米片表面,还能通过极化向上的铁电局域电场增强二维InSb纳米片光电探测器的性能,使器件在零栅压下获得非常低的暗电流,提高了器件的灵敏度。二维InSb纳米片光电探测器对可见光到中红外显示了明显的光响应,4.3μm波长的响应率为14.9 AW-1。通过铁电薄膜将二维InSb光电探测器钝化,并利用外加栅压将P（VDF-TrFE）极化向上,器件的电流被抑制到3 nA,940 nm波长的响应率达到311.5 AW-1,探测率为9.8×109 Jones,响应速度仅2 ms。总之,本文研究了以过渡金属硫化物MoS2和传统中红外材料InSb纳米片为代表的二维材料在光电探测领域的应用,揭示了二维材料的光电增强的新机理,最后完成了器件的制备与性能的测试表征。本文的研究工作和成果,对于推动二维半导体光电探测器的实际应用具有重要的指导意义。