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在此报告中，我们将简要地介绍二维材料的制备及衬底表面的界面工程，以及场效应晶体管和高性行能光电晶体管的制备和应用。异质衬底界面不仅仅是二维材料研发所必需的支撑平台，亦是其载流子形成与输运的地方。因为衬底/材料界面的自身状态在决定了最终能否实现可控的二维材料生长，以及是否能够大幅度降低界面带来的负面效应，从而提高载流子迁移率或增加流子产生率。我们的实验与理论表明，采用不同的固态前驱体，高质量的石墨烯可以在具有金属催化性的表面上制备，并且在采用自组装单分子层钝化的二氧化硅/硅衬底表面，石墨烯器件表现出了极高的性能。类似的方法，也可以应用在其它二维材料的制备及界面工程中。在本报告中我们将着重讨论高质量单层石墨烯和二硫化钼(MoS2)之制备，相关晶体管性能的改善，和广谱高性能异质结光电探测器的制作等不同方面。迄今我们已经获得了室温下石墨烯在二氧化硅/硅衬底上最高的迁移率，以及室温下极高灵敏度响应的石墨烯/硅基光波导，石墨烯/硅基衬底混合式的近中红外探测器。同时，我们发现自组装单分子层钝化的二氧化硅/硅衬底所提供的超平整表面亦可应用于其它新兴的二维材料，从而获得高性能的光电器件。