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开发石墨烯之外的其他新型二维晶体材料及基于二维晶体材料的垂直异质结构可极大拓展二维材料的物性和应用，自2004年石墨烯被发现以来便一直是二维材料领域的研究前沿。过渡金属碳化物(TMCs)是一大类具有新奇特性和应用的材料家族，它结合了陶瓷和金属的特性，在电子、催化、储能等领域有着广泛的应用。高质量二维TMCs的制备是研究其在二维极限下新物理和新物性的基础，然而现有化学刻蚀方法制得的二维TMCs存在大量的缺陷和官能团，且其最大尺寸仅约10微米。针对该问题，本论文系统研究了利用化学气相沉积(CVD)方法制备高质量超薄二维Mo2C晶体及其与石墨烯的垂直异质结构，并重点研究了其电学性质。取得的丰要结果包括: 提出了以铜/钼双金属叠片作为生长基体的CVD方法，制备出大尺寸高质量的超薄二维α-Mo2C晶体。通过调控生长时间和温度，实现了对二维α-Mo2C晶体厚度、尺寸的控制，其最小厚度～3 nm，最大尺寸可达～100μm。采用温和铜刻蚀剂(NH4)2S2O8溶液，实现了对二维α-Mo2C晶体的完整转移。所得二维α-Mo2C晶体具有规则的几何形状，表面干净，不同厚度的样品表现出不同的光学衬度。进一步研究发现，该材料化学成分均一，具有正交的晶体结构和很高的晶体质量，无缺陷、杂质等，并且具有很高的化学和热稳定性。电学性质研究发现，高质量二维α-Mo2C晶体为一种高功函数的透明导电材料，而且是一个干净的二维超导体系，其超导转变具有与Berezinskii-Kosterlitz-Thouless行为一致的二维超导特征，随磁场方向表现出很强的各向异性。研究还发现，二维α-Mo2C晶体的超导转变温度依赖于晶体厚度，厚度越薄超导转变温度越低。 在上述工作基础上，进一步发展出两步CVD方法，同样以Cu/Mo双金属叠片为生长基体，直接制备出高质量石墨烯/二维α-Mo2C晶体垂直异质结构。通过调控铜基体的厚度和生长温度，实现了对异质结构的形核密度和尺寸的控制。研究发现，在该异质结构中石墨烯处于二维α-Mo2C晶体的上面，两者均具有很高的晶体质量，并且具有一致的晶格取向关系。石墨烯与二维α-Mo2C晶体的界面存在很强的耦合作用，产生了不均匀的压应力畴区。低温输运性质研究发现，这种强耦合导致异质结构表现出区别于其他石墨烯/超导异质结构的独特超导转变相图，在转变区出现了多个电压台阶。基于这种强耦合的高质量异质结构，还制备出高透明的Josephson结器件，观察到清晰的磁场诱导的临界超电流的Fraunhofer图案。