随着摩尔定律的进程日趋放缓,维持了数十年高速发展的硅基集成电路面临着新挑战,随着器件结点逐步降低至5nm,传统硅基器件尺寸可能面临其尺寸极限,无法忽视的量子效应将阻止半导体硅器件的继续小型化,基于硅基的摩尔定律恐将告一段落。二维半导体材料,作为一种具有原子层厚度的层状材料,开始吸引了人们的注意。相比于石墨烯,二硫化钼是一种具有可调控带隙的二维半导体,具有更广阔的应用前景。本文以MoS₂场效应晶体管为重点,首先介绍了MoS₂的材料性质、相关器件发展现状、材料的制备方法、表征方法等。在这些基础上,本文主要关注MoS₂器件的制备优化以及器件的表征分析,讨论了MoS₂与介质材料之间的能带排布问题,进行了MoS₂背栅器件的优化制备与相关性能分析。本文的研究重点主要包括:（1）利用XPS分析了MoS₂与多种介质材料接触时的能带匹配情况,为基于MoS₂的场效应晶体管制备提供了研究基础;（2）通过减薄MoS₂背栅场效应晶体管的SiO₂栅氧层,得到了86mV/dec的亚阈值斜率,是迄今同类器件报道过的最好性能。（3）讨论了SiO₂介质与High-K介质的优劣,为后续同类型器件的制备提供了优化方案。（4）分析了裸露沟道的背栅晶体管的回滞现象和成因,讨论了器件测试的可靠性问题。这个问题在MoS₂背栅晶体管及其相关传感器件中是非常重要的。（5）讨论并分析了背栅漏电、温度变化、串联电阻等不确定因素对器件性能的影响。