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二维半导体材料是21世纪初发现的新型纳米材料，随着材料维度的降低和尺寸的减小，在光、电、热、磁等方面表现新的特性,并具备许多优良的性能，在微纳米电子器件和光电子器件方面有着广泛的应用。作为其中的典型代表，石墨烯的发现和研究进一步证明了该材料的神奇性，然而石墨烯是能带间隙为零的半导体材料，这一缺陷限制了它在许多方面的应用。本文以镓族半导体体材料为基础，制备了四种新型二维半导体材料，并研究其不同于体材料的电学传输和光电特性。文章按照材料类别分四大体系，依次是二维半导体硒化镓、二维半导体硫化镓、二维半导体氧化镓和二维半导体氮化镓，从材料制备到器件构筑再到性能研究，系统地进行了深入研究，取得了一系列重要的创新性的研究成果：1、利用管式炉通过高温反应制备了块状单晶硒化镓和硫化镓，通过机械剥离法，最终得到了厚度在10nm以下，横向尺寸在几十到几百微米的二维半导体硒化镓和二维硫化镓。2、对二维半导体硒化镓和硫化镓的电学传输性能和光电转化性能进行了深入分析，研究发现作为p型半导体的二维硒化镓具有很高的栅极电压调控源漏电流开关比，最高可达106，载流子迁移率在0.01~10cm~2/V.s之间，且随着温度的降低电导率在50~60K附近发生转变，60K之上迁移率随温度的升高而提高，50K以下随着温度的进一步降低电导率升高，通过对载流子传输机制的分析，发现在Vg=-40V时，50K以下为隧道效应传输机制，60K以上为热激发机制；3、构筑基于二维硒化镓和二维硫化镓光探测器，发现硒化镓和硫化镓纳米片在对可见-紫外光的光电响应灵敏。在紫外光照下，二维硒化镓和二维硫化镓光探测器具有高灵敏度、高响应度、重复性好、可靠性强的优越性能，研究发现，光电响应时间均低于30ms，光电响应度在2.2~10A/W之间，外量子转换率高达1369.2~4890%，部分结果发表在ACS Nano杂志上（IF：9.85）；4、以二维的硒化镓为前驱物制备出两种新型的二维半导体纳米材料氧化镓和氮化镓纳米片，研究了其制备方法：以二维硒化镓为前驱体分别采用热氧化和氨化的方法，经过多次试验确定制备二维氧化镓的最佳氧化温度为550C，空气中氧化5小时；二维氮化镓的最佳制备工艺为850°C氨化3小时。