随着石墨烯的问世,具有单个或数个原子层厚度的二维材料因其独特的物理/化学性质及广阔的应用前景成为了材料和微电子领域的研究热点。单层石墨烯具有迁移率高、力学强度大、导热性高、导电率高和光吸收率低等的一系列特点,在透明导电薄膜、超级电容电极材料等领域具备重要的应用价值。但是其零带隙的性质始终限制了石墨烯在微电子领域的应用。硒化铟（InSe）作为一种典型的Ⅲ-Ⅵ族半导体二维材料,因其具有较高的载流子迁移率和可调节的禁带宽度,被认为是硅材料和石墨烯材料之间的黄金分割点,成为了近年来光电器件领域的关注热点。但是作为一种二维材料,InSe自身存在的容易吸附氧气与水分子的缺点及其对于光刻胶十分敏感的性质,也进一步限制了其在电子器件领域的发展。因此,如何制备高迁移率、高稳定性的InSe器件并不断优化提升其相关性能都是十分值得探索的重要方向。本文通过机械剥离法,制备了不同厚度下的InSe场效应晶体管（FET）,并系统研究了其光学、电学和界面性质。此外,本论文采用不同的界面处理方法进一步提升了 InSe FET的电学性能。通过使用氧化铝（Al2O3）保护与光刻结合的方法和自对准工艺,本文实现了 InSe沟道与大气环境、光刻胶的有效分离,制备了高迁移率、高稳定性的InSe FET,并进一步研究了基于刚性和柔性衬底下InSe光电探测器的光电性能。本文的重点实验内容如下:1.使用掩模版制备InSe FET的研究金属接触对于InSe FET迁移率的影响:由于接触电极金属的功函数与半导体材料的费米能级决定了 InSe FET金属半导体的接触类型与接触电阻大小,这直接影响着器件沟道分压和载流子的输运效率。本论文分别使用Ti、Au、Al和Pd四种金属作为接触电极,制备InSe FET并研究了其电学性能,通过比较金属的功函数与电极成膜质量差异,最终选择Ti作为InSe FET的接触金属,器件的迁移率（μ）为200cm~2/Vs,接触电阻（Rc）为 9.7kΩ,开关比（on-off ratio）为 1.2×106,滞后（hysteresis）在栅压-30 到 30 V范围内为2.5 V。InSe厚度与场效应迁移率的关系:本论文对制备的InSe FET的迁移率与沟道层厚度进行了系统的研究。InSe的厚度在20到30nm区间时,器件的迁移率随着InSe厚度的增加而增加;InSe的厚度超过30nm后,器件的迁移率随着厚度增加而下降。上述结果主要是InSe沟道吸附分子的库伦散射与层间电阻的共同影响造成的。界面处理:在场效应晶体管中,由于晶格结构在边界处发生断裂,在半导体材料与介质层等界面处存在不同形式的缺陷,从而造成器件性能退化。为了降低这种陷阱效应产生的性能退化,本论文对于介质层（SiO2）进行疏水化处理,通过使用缓冲氧化物刻蚀液（BOE）和六甲基二硅氮烷（HMDS）处理衬底的SiO2,减少SiO2界面处的羟基以及羟基与水分子形成的氢键,使界面陷阱态密度从3.3×1012下降到了 1.1×1012 cm-2eV-1。器件迁移率从146提升到了 548 cm~2/Vs。另外,通过3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对InSe FET的沟道进行自主装保护处理,在填补Se空位的同时进行n型掺杂,使器件的迁移率从72提升到了 115 cm~2/Vs。通过聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）沟道封装提升InSe的电学性能:由于InSe在空气中暴露之后,比较容易受到一些化学分子的影响,本论文将200nm厚的PMMA旋涂到InSe FET表面,并对封装前后的FET的电学性能进行了比较。旋涂PMMA之后,器件迁移率从186增加到了 220 cm~2V-1s-1。对于不同的沟道厚度（20-60nm）,迁移率均有一定的提升。另外,我们对PMMA封装前后的器件进行了栅偏压稳定性测试,经过PMMA保护之后,InSe FET表现出更好的电学稳定性,在负向偏压300 s之后,阈值电压偏移量下降1.8 V,迁移率变化率下降9.4%;在正向偏压下阈值电压偏移量下降0.2 V,迁移率变化率下降8.7%。2.使用光刻法制备InSe FET的研究通过剥离InSe后立即覆盖Al2O3保护层和自对准工艺的方法,本论文利用光刻技术制备了常温下FET器件迁移率为875 cm~2/Vs、hysteresis在栅极调控-100到100 V下只有1.6 V、Rc为180Ω、on-off ratio为1.0×108的InSe FET,这些电学指标已达到世界领先水平。由于Al2O3的屏蔽效应,器件的迁移率几乎不受表面库伦效应的影响。InSe FET在大气环境下经过50天放置之后,转移特性曲线基本没有发生偏移,迁移率在前10天从710下降到了 621 cm~2/Vs,之后的40天内几乎不再发生变化;50天内器件的hysteresis一直保持在1.6±0.3V。此外,本文还将A12O3保护的光刻方法推广至MoS2FET的制备过程中,所得器件常温下迁移率为344 cm~2/Vs,这比大部分文献中报道的基于MoS2 FET的性能还要高。这种制备方法可以应用到多种二维材料的FET的制备中,为二维材料的应用提供了新的工艺方法。3.基于刚性衬底的InSe光电探测器通过以上Al2O3保护和自对准光刻技术,本论文制备了高性能的InSe光电探测器。本文测试了器件在450、520和808 nm波长的激光下的光响应度,在光照强度为20 mW/cm~2时,响应度（R）分别为1.7×104、4.5×103和2.3×103 A/W。进一步,本论文研究了 450 nm下响应度随入射光强度的变化关系,在入射光强为0.001 mW/cm~2时,器件的R达到最大值2.3×107A/W,比探测率（D*）为7.5×1012Jones,器件响应度比已经报道的在真空下测试的器件还要高,也优于绝大部分基于其他二维材料的光电探测器。本论文使用30 nm Al2O3作为介质层,通过优化界面性能,进一步提升了器件的光电性能,器件的响应度为2.1×108 A/W,比探测率为1.9×1013 Jones,上升响应时间为179.2 μs,下降响应时间为130.0 μs。4.基于柔性衬底的InSe光电探测器基于Al2O3保护和自对准光刻技术,本文于柔性材料聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）衬底上制备了 InSe FET光电探测器,在450 nm波长下响应度为4.5×106A/W,比探测率为3.2×1011 Jones,上升响应时间为249.1 μs,下降响应时间为261.2 μs。此外,本论文对柔性样品进行了弯曲测试,在不同弯曲程度下器件的电学性能均达到了较高的水平,而且在恢复到非弯曲状态后器件的转移特性曲线也恢复到了原来的状态,这说明基于PEN衬底的高性能InSe FET也具良好的可弯曲性。这一高性能柔性InSe FET光电探测器制备为新型可穿戴产品的发展提供了一种潜在应用的器件。