随着芯片集成度不断提升,按比例将传统硅基晶体管的特征尺寸缩减变得越发困难。一方面,传统硅基晶体管已经接近其物理极限,工艺技术上难以突破。另一方面,随之而来的短沟道效应和介质隧穿效应等不利因素的影响造成器件的静态功耗增加,芯片发热量增大,进一步影响器件的可靠性和稳定性。亟需寻求一种替代传统硅基材料的新型材料,来进一步缩小晶体管特征尺寸,提升芯片的集成度。相比于传统的硅基半导体材料,二维半导体材料具备原子层级别的厚度,更容易实现外加电场对载流子的输运和调控,且其表面光滑,能有效地缓解晶体管的短沟道效应,助力小尺寸半导体器件的高速发展。MoS2作为典型的二维半导体材料代表,具有合适的带隙,且在实现低功耗、高开关比器件中有良好的应用前景。因此,作为后硅时代的半导体材料,基于MoS2的电子器件和光电器件得到广泛的研究。但MoS2场效应晶体管（FET）具有回滞大、电压高,接触电阻大等缺点,限制其在电子器件和光电器件领域中发展。为改善MoS2器件性能,本文从优化MoS2 FET栅极和接触界面,以及构建MoS2异质结等处着手,开展相关研究工作,主要有以下三个方面:（1）基于低k/高k栅复合介质MoS2 FET的研究。为解决高k介质晶体管不稳定性和低k介质晶体管有回滞、工作电压高等问题,我们构建成低k/高k（PMMA/P（VDF-Tr FE））双介质层MoS2顶栅场效应晶体管。该器件的界面态密度可低至7.0×1011 cm-2·e V-1,表现出无回滞的工作特性,还可以在低于4V的工作电压下实现开关状态的切换,并且在栅偏压测试和101次循环稳定性测试中,器件性能仍能保持稳定。双层介质工程策略为实现高稳定性二维材料晶体管的无回滞、低功耗运行提供了一种有发展潜力的方法;（2）低功函数液体金属接触MoS2 FET的研究。常用的金属电极Ni、Cr,不仅功函数高,且沉积在MoS2表面时,会引起表面MoS2晶体结构的畸变,引入不必要的缺陷,导致严重的费米能级钉扎效应,从而大大降低器件的性能。因此,我们采用低功函数液体金属Ga和Sn作为MoS2的接触金属电极,制备出性能优异的MoS2晶体管。由于Ga的功函数较低,仅有4.32 e V,使得Ga/MoS2界面的肖特基势垒仅有36.7 me V,极大降低了MoS2晶体管的接触电阻,其接触电阻最小约为1.84 KΩμm。另外,沉积Sn的MoS2表面晶体结构完整,避免沉积过程中的损伤,使其迁移率最高可到达81.9 cm2/V s。本研究工作探究了低功函数液体金属接触MoS2FFT的电学性能,拓宽了适用于MoS2FFT金属电极的选择;（3）基于MoS2/BP/WSe2光电器件的研究。为减少MoS2/WSe2异质结中横向传输通道距离,提高电极吸收光生载流子的效率,在MoS2/WSe2异质结中插入黒磷,构建成MoS2/BP/WSe2垂直异质结,且采用石墨烯作为电极,放置在垂直结的上下两端。研究结果表明,该结构破坏了原有MoS2/WSe2异质结的PN结,未能形成内建电场。MoS2/BP/WSe2光电器件作用机理是光导效应,而非光伏效应,导致该异质结器件的光电性能远未达到预期效果。在波长为532 nm、光照强度为421 m W/cm2的光源照射下,该器件的最大光响应度为58.1 m A/m V,最大光探测率为6.9×108 Jones,电流上升时间为5.7 ms。上述性能优于于单种二维材料器件的光电性能。