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自石墨烯被发现以来,二维材料由于自身独特的物理性质广受国内外研究人员的关注。随着纳米材料制备技术的不断提高,上千种具有不同性质的二维材料被成功发现或合成。由于二维材料具有原子级厚度,因此对于外界的调控异常敏感,优异的电学及光学特性使得二维材料能够在微纳电子和光电器件领域发挥无限的潜力。但基于二维材料的光电探测器依然面临着响应速度慢,吸光效率有限等问题。微纳加工技术的提高,使得可以通过人工堆叠手段将二维材料进行任意组合,进一步设计独特的器件结构来提高二维材料光电器件的探测性能。本论文主要围绕着基于二维材料的异质结型光电探测器件,探究局域电场对结型光电探测器件光电输运的影响及其背后的物理机理,实现了暗电流的有效抑制和响应速度的显著提高。主要内容如下:1.研究了基于Au-WSe2-ITO垂直结构的肖特基结器件在不同偏压下探测可见-近红外光的机理和性能。器件中肖特基结处形成的内建电场有效改善了光电探测的性能,其中在零偏压下光电响应率可达0.1 A/W,响应时间快至50微秒,暗电流可低至皮安量级;其次,材料的物理性质使探测器实现了550nm（可见光）到950nm（近红外光）范围内的宽谱光电响应。基于此原理设计的器件结构有望发展成快速,宽波段,高响应的光电探测器。2.研究了基于ReS2/MoTe2材料的范德瓦尔斯异质结器件在不同栅极电压下的整流情况及零栅压下对可见光（520 nm）的探测性能。在电学上,由于二维材料MoTe2具有双极性,使得外加栅电压能够调节材料导电类型。测试异质结器件时,栅极电压的调控使MoTe2的费米面上下移动,与ReS2的费米面相对位置改变,实现了异质结器件在不同栅压下整流方向的改变。此外发现该器件在零栅压下能够实现对可见光（520 nm）较强的光电响应,其响应率和响应时间分别为0.5 A/W和109μs。为二维材料应用于电子和光电子器件领域提供了潜在的价值。3.研究了基于PdSe2/MoTe2垂直结构的异质结器件从可见光（520 nm）到红外波段（10.6μm）的光电探测。两种材料间形成的内建电场有效降低了器件的暗电流,在零偏压下对可见光波段的光电流达到了10μA,响应率可达到79mA/W,响应速度的上升时间和下降时间分别为160μs和44μs。此外,基于PdSe2材料的物理特性,该器件实现了超宽波长范围的探测。4.研究了基于薄层PdSe2双栅结构的面内p-n结器件。在栅极电压调控下,薄层PdSe2表现出了良好的双极性。依靠两个独立的背栅调控可在材料平面内形成不同的结,材料形成的同质结可以在p-n、p-i、i-n、n-p四种状态下自由切换。此外,我们获得该器件处于整流最佳工作状态下对可见光（637 nm）的探测性能,其响应率最大达到了3.6 mA/W,外量子效率为0.9%。