近年来,面向机械-光-电等物质能量相互转换核心机理的压电电子学和压电光电子学已成为微电子学与固体电子学领域的研究热点,同时也是信息科学技术和能源科学技术等国家重大战略需求领域的重要发展方向之一。二维压电半导体,如过渡金属二硫族化合物（TMDCs）和IIIA族金属单硫族化合物,同时具备优异的机械柔性、半导体特性以及机电、光电转换能力,并且其平面结构能够与现有半导体制造技术高度兼容,因而被认为是实现新一代电子、光电子集成器件的理想候选材料之一。此外,低维挠曲电效应作用显著,作为压电效应的增强与补充,可极大地提高二维压电半导体的压-光-电多场耦合能力,并丰富压电电子学和压电光电子学研究。聚焦于上述问题,本论文以原子级厚度Mo S2和InSe为主要研究对象,探究了二维层状半导体的挠曲电效应、挠光电效应以及基于挠光电效应的突触器件,具体研究结果如下:（一）利用悬空结构在弯曲原子级厚度MoS2和InSe中实现稳定可控的应变梯度,量化了挠曲电效应诱导的有效平面外压电响应,并进一步总结了挠曲电效应的厚度依赖与曲率依赖特性。应变梯度诱导的挠曲电效应是突破二维压电局限的重要手段。然而,原子级厚度材料的稳定可控应变梯度工程以及挠曲电效应的量化仍是研究的难点,也是后续深入开展挠曲电效应相关研究的前提。因此,本工作结合悬空结构和压电响应力显微镜（PFM）技术,实现了在原子级厚度Mo S2和InSe薄膜中引入较大的稳定可控应变,并以有效平面外压电系数量化了弯曲Mo S2和InSe薄膜的挠曲电强度。特别地,在单层Mo S2中获得了高达7.5 pm/V的d 33eff系数,在少层InSe中获得了有应用潜力的21.9 pm/V的d 33eff系数。此外,进一步证明了弯曲二维半导体的挠曲电耦合强度与材料厚度和曲率半径乘积的倒数成正比例关系。此项研究有助于对二维挠曲电效应的理解并有望促进二维机电耦合器件的发展。（二）搭建了用于挠光电表征的光激励开尔文探针力显微镜（KPFM）测试系统,实现了对于挠曲电极化与光生载流子耦合过程的原位高分辨成像,揭示了n型InSe和p型WSe2二维半导体沟道中挠光电耦合的物理机制。压电/挠曲电极是调控电子和光电子器件性能的决定性因素之一。然而,对于光生载流子在压电势/挠曲电势场中的产生、分离、输运、复合的动力学过程的微观表征和机理研究仍十分欠缺。本工作通过耦合外部可调谐激光器搭建了光激励KPFM测试平台,实现了对n型InSe和p型WSe2二维半导体沟道中挠曲电势和光生载流子输运过程的成像。结合能带理论分析发现挠曲电极化在弯曲二维半导体内诱导了背靠背内建电场,该电场有助于光生电子-空穴对的分离,并且分别导致光生空穴和光生电子被束缚在弯曲的n型InSe和p型WSe2沟道中,从而实现对光电子器件载流子输运行为的调控。这项工作为压-光-电耦合过程的研究提供了新的思路,并有望促进二维挠曲电效应在光电子领域的应用。（三）利用弯曲InSe沟道构筑了首个基于挠光电效应的光激励突触器件,实现了光可调的短期/长期突触可塑性以及学习与记忆功能。在未来光电子器件的发展中,光激励突触器件已成为极具发展前景的候选人之一。本工作提出了一种利用挠光电效应构筑新型光激励突触器件的新方法。具体地,利用弯曲InSe沟道内的背靠背内建电场捕获光生空穴,提高光生电子寿命,使得光电流大幅提高,同时被捕获空穴的缓慢释放导致光电流具有记忆效应。利用光电流记忆行为,InSe光激励突触器件实现了对于生物突触短期/长期可塑性、记忆和学习行为的高性能模拟。这项研究对挠光电效应和光突触器件的相关研究具有一定启发意义。