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自从2004年石墨烯发现以来，二维层状半导体材料受到了广泛的研究。它们表现出新奇的物理特性和光学特性，使其在未来的功能材料、集成电子和光电子等诸多方面都有着巨大的应用前景。广谱高频光电探测器在未来的光通信以及光互联等方面占据着重要的地位，二维半导体材料由于其尺寸和光响应等特性使其成为提高光电探测器性能的重要材料之一。然而，同时实现较高的光响应度和较快的响应速度一直是二维光电探测器的难点。设计新的器件结构是提高光电探测器性能的一个有效方法。本文通过不同二维材料的堆叠设计异质结器件来提高二维层状半导体材料光电探测器的性能，具体内容如下: 1.为了提高InSe光电探测器的性能，使其在具有较高光响应度的同时具有较快的响应速度，我们利用石墨烯作为InSe光电探测器的透明电极。由于石墨烯和InSe的功函数差较小，这样可以减小InSe光电探测器的时间常数。研究发现，InSe/G光电探测器的响应时间可以减小到120μs，比金属电极的InSe光电探测器快40倍。并且，在背栅的调节下响应时间可以从310μs降低到100μs。在具有较快的响应速度的同时，InSe/G光电探测器的光响应可以高达60 A/W。并且InSe/G光电探测器在400-1000nm的光谱范围内都有较好的响应。 2.利用p型GaSe和n型InSe来制作垂直结构的范德华p-n异质结二极管。研究发现，p-GaSe/n-InSe二极管可以用作光电探测器和光伏发电。作为光电探测器时，在380-1000nm的光谱范围内都有较好的光响应，其光响应度可以达到13 A/W，并且响应时间可以降低到160μs。当作为光伏转换时，最大的转换效率可以达到1.82％，填充因子为0.27。