近年来,半导体二维原子晶体材料凭借其独特的性质和广泛的应用前景吸引广泛的研究关注。二硫化钼作为二维材料中的典型材料,具有随着层数变化的带隙,具有原子级的表面平整度和稳定性,同时具有超高的表面积体积比,在电子器件、光电器件、传感器和能量器件等领域具有广阔的应用前景。然而,在二硫化钼场效应晶体管中,二硫化钼/金属界面的杂质和接触时的费米能级钉扎效应严重限制了器件性能。因此,优化二硫化钼器件的加工工艺并研究器件的接触特性具有重要的意义。本文针对在二硫化钼及器件的制备过程中引入的杂质会对器件产生严重影响的问题,以光电子能谱等为表征手段分析了高性能二硫化钼器件的加工工艺,研究了氧等离子体对二硫化钼材料性质的影响及作用机理,提出以氧等离子体处理改善二硫化钼界面接触状况,最终提升器件性能的有效方法。主要结论如下:（1）氧等离子体处理能够改变二硫化钼表面物理和化学状态。随着处理时间的增加,化学气相沉积法制备的单层二硫化钼的表面粗糙度也随之增加,处理30 s时,表面粗糙度从0.37 nm增加到了1.10 nm。氧等离子体能够氧化表面二硫化钼,生成的三氧化钼可以保护下层二硫化钼不被刻蚀和氧化,但不能阻止氧离子插入到下层二硫化钼晶格中,进而影响其晶格振动。（2）氧等离子体处理器件接触区域的二硫化钼表面能够改善二硫化钼晶体管的接触特性。经过氧等离子体处理,接触界面的表面粗糙度从0.53 nm降低到了0.17 nm,有效的去除了界面上的有机杂质,降低杂质在界面的载流子散射程度。氧等离子体氧化表层二硫化钼生成的三氧化钼,在二硫化钼与金属接触界面处形成隧穿插层并消除界面的费米能级钉扎效应,从而大幅提升器件性能。制备所得器件的开关比可达3.3×106,接触电阻降低到原来的3%,同时在接触界面形成了欧姆接触。（3）氧等离子体处理能够对沟道二硫化钼形成P型掺杂,掺杂来源于二硫化钼晶格中氧离子的插入。当沟道较厚时,沟道表面杂质对载流子的散射是影响器件性能的主要因素,氧等离子体处理可以减少表面杂质散射,提升器件性能。当沟道较薄时,氧离子对沟道的掺杂成为影响器件性能的主要因素,并且器件的P型掺杂效果与处理时间有关。